Диодный мост для сварочного аппарата своими руками

Выбор диодного моста для сварочного аппарата

Современный аппарат для сварки состоит из множества компонентов и узлов, которые отвечают за полноценную работу оборудования.

Одним из важнейших компонентов является диодный мост сварочного оборудования. В связке с остальными узлами он играет первостепенную роль, преобразовывая энергию из постоянной в пульсирующую.

У диодных мостов есть масса достоинств, которые улучшают и ускоряют работу.

Существует множество определений, что из себя представляют диоды для сварочного аппарата.

Каждый мастер трактует по-своему, ровно как и учебники, поэтому многим начинающим сварщикам трудно понять, что из себя представляют сварочные диоды и каков принцип их действия.

Особенно, если сварщик не обладает особыми знаниями в области электротехники. В этой статье мы постараемся кратко рассказать все о диодах и диодных мостах, поведаем об особенностях их строения и подключения.

статьи

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Говоря простыми словами, диодный мост — это стандартный выпрямитель. Он состоит из нескольких мощных силовых диодов, связанных в единую цепь. Справа схема диодного моста. Это его стандартная схема, которую с опытом можно модифицировать под свои нужды.

Диоды крепятся к радиаторам с помощью болтов и гаек. Вся эта конструкция находится под постоянным напряжением и призвана выполнять простую, но важную роль — преобразовать ток переменный в ток пульсирующий.

Этот процесс называется выпрямлением, поэтому сварочные мосты называют выпрямителями.

Экземпляры, изготовленные на заводе, позволяют плавно регулировать ток, но при этом потребляют достаточно много электроэнергии — около 12 киловатт, и весят 100 кг. Согласитесь, не очень удобный прибор для любительской сварки в гараже. Поэтому его используют в цехах и на заводах.

А в домашних условиях используют самодельные выпрямители из диодов или более компактные приборы.

Использование диодов позволяет решить сразу несколько проблем:

• Диодный мост стабилизирует перепады напряжения и помогает запуститься аппаратам со слабыми техническими характеристиками.
• Качество сварного шва становится лучше.
• Дуга заживается проще и быстрее, даже если аппарат выдает малый показатель напряжения.
• Диодный мост на сварочном аппарате улучшает характеристики дуги. Она горит стабильнее и дольше.

Типы сварочных диодов и их особенности

Ключевой элемент сварочного диодного моста — это сами диоды. Сейчас в магазине представлено множество силовых диодов, со своими характеристиками и особенностями. Ниже вы можете видеть таблицу с классификацией диодов.

Опытные сварщики умудряются покупать их на барахолках или радиорынках, экономя деньги. Вы тоже можете попробовать поискать нужные вам диоды на ближайшем рынке, но учтите, что нечестные продавцы часто продают неработающие или небезопасные комплектующие.

Приобретайте их только если разбираетесь в электротехнике.

Вне зависимости от типа диоды также делятся по силе тока. Они могут быть малой мощности (с показателем до 3*102 миллиампер), средней мощности (с показателем от 3*102 миллиампер до 10 ампер) и высокой мощности (от 10 ампер и более). Мощные сварочные диоды бывают точечными и плоскостными.

Плоскостные используются в выпрямителях с низкой частотой работы, а точечные используются во всех остальных случаях. Так или иначе, все они применяются при изготовлении диодного моста для сварочного аппарата.

Если диоды использовать с хорошим сварочным аппаратом, то можно добиться более качественного преобразования тока.

Сборка диодного моста

Обычно для диодного моста используют 4 диода, но можно использовать от 2 до 5 штук. Количество диодов зависит от значения тока, который нам нужно получить; чем больше диодов, тем больше ток. Мы будем использовать 4 штуки.

Два диода подключаются друг к другу параллельно и имеют разную направленность. Еще два диода подключаются так же параллельно, но направлены друг к другу. При правильном подключении все компоненты как раз и образуют диодный мост.

При параллельном подключении диодов друг к другу учтите, что они могут несколько отличаться по своим характеристикам в работе, даже если вы купите идентичные комплектующие. Так что тщательно рассчитывайте необходимое напряжение и мощность диодов, которые вам необходимы для изготовления моста. В таком случае диодный мост на сварочник получится более компактным и эффективным.

Диодный мост можно смело устанавливать на один радиатор. Готовую конструкцию можно прикрепить к корпусу сварочника с любой удобной стороны или просто использовать как отдельный прибор. Мы рекомендуем устанавливать их на радиатор с предварительным нанесением теплопроводящей пасты.

Проводники лучше скреплять с контактами методом пайки, чтобы сократить вероятность потери мощностей через контакты при работе. Также обратите внимание, что при изготовлении моста по стандартной схеме нужно дополнительно использовать электролитический конденсатор с большой емкостью, чтобы облегчить сварочные работы.

Вместо заключения

Сварочный аппарат своими руками, сварочный трансформатор

Сварочные работы в домашних условиях давно стали обычным делом. Доступность аппаратов и расходных материалов, возможность недорого обучиться на курсах сварщиков, различные методички для получения самостоятельных навыков. Все эти факторы дают возможность сэкономить на оплате труда профессионального сварщика, и повысить оперативность работ.

Однако, если внимательно изучить рынок сварочных аппаратов, выясняются неприятные моменты:

• Качественные сварочники имеют высокую стоимость, выгоднее несколько раз нанять специалиста (если, конечно, вы не занимаетесь этими работами постоянно).
• Доступные по цене агрегаты имеют ряд недостатков: низкая надежность, плохое качество шва, зависимость от питающего напряжения и типа расходников.

Отсюда вывод: если необходимо высокое качество оборудования по доступной цене, придется сделать сварочный аппарат из доступных материалов своими руками.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться.

Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт.

Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм².

Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.

Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.

Оптимальное значение напряжения — 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?

Существуют четыре основных типа сварочных аппаратов

1. Трансформатор. Устройство работает на переменном токе. Основной узел ничем не отличается обычного блока питания: на входе 220 вольт, на выходе требуемые 60 вольт. За счет возможности механического перемещения вторичной обмотки по сердечнику, меняется значение рабочего тока.

   Преимущества: простота и дешевизна конструкции, ремонтопригодность.Недостатки: большие размер и вес, переменный ток приводит к нестабильному формированию сварочного шва, для работы требуется высокая квалификация специалиста.

2. Выпрямитель.

   По сути, это тот же трансформатор, только с диодным (тиристорным) выпрямителем в цепи вторичной обмотки.После преобразования напряжения на трансформаторе (с традиционным механическим регулятором силы тока), вторичное переменное напряжение выпрямляется одним из способов. В примитивных (недорогих) конструкциях применяется диодный мост.

   Более продвинутые схемы работают на тиристорной схеме, с возможностью регулировки параметров.Преимущества: стабильные параметры сварки, возможность работать с различными металлами, не требуется высокая квалификация мастера.Недостатки: более высокая стоимость, сложность в ремонте и обслуживании.

   Некоторые мастера переделывают простейший трансформаторный сварочник в аппарат постоянного тока. Для этого необходимо лишь собрать мощный выпрямитель, и подключить его к выходу вторичной обмотки. Для этого потребуются мощные диоды (собираем мост) и радиаторы для рассеивания тепла.

   Общий недостаток рассмотренных схем — зависимость выходных параметров от качества электросети. Если есть просады напряжения (при сварке — это нормальное явление), меняются характеристики выходных напряжения и тока. За счет этого страдает качество сварочного шва. Поэтому ручная регулировка силы тока (перемещением обмоток) обязательна.

3. Полуавтомат. Это продвинутый вариант выпрямителя, с устройством механической подачи сварочной проволоки в зону работ. Сварка производится в среде инертного газа, для выполнения работы требуется газовый баллон.Преимущества: качественный шов, нет необходимости в специальной подготовке мастера. Недостатки: требуется дополнительное оборудование (газовый баллон), высокая стоимость.
4. Инвертор. На сегодняшний день самый распространенный сварочник среди любителей. В качестве преобразователя напряжения используется инверторный блок питания с ШИМ управлением. Эта технология на сегодняшний день стала доступной, что положительно сказывается на стоимости. Преимущества: работать с аппаратом может даже начинающий сварщик, компактные размеры, малый вес. Недостатки: не слишком высокая надежность, сложность в ремонте.

Любой из перечисленных аппаратов можно собрать самостоятельно. Проведем обзор технологий изготовления по моделям:

Трансформаторы (с выпрямителем или без него)

Сердце трансформатора — сердечник. Он набирается из пластин трансформаторной стали, изготовить которые вручную довольно проблематично.

Правдами и неправдами исходный материал добывается на заводах, в строительных бригадах, на пунктах сбора металлолома.

Полученная конструкция (как правило, в виде прямоугольника) должна иметь сечение не меньше, чем 55 см². Это довольно тяжелая конструкция, особенно после укладки обмоток.

При сборке обязательно надо предусмотреть регулировочный винт, с помощью которого можно двигать вторичную обмотку относительно неподвижной первички.

Чтобы не вдаваться в сложности расчетов сечения проводов, возьмем типовые параметры:

• сила тока на вторичке 100–150 А;
• напряжение холостого хода 60–65 вольт;
• рабочее напряжение при сварке 18–25 вольт;
• сила тока на первичной обмотке до 25 А.

Исходя из этого, сечение провода первички должно быть не менее 5 мм², если делать с запасом — можно взять провод 6–7 мм². Изоляция должна быть жаростойкой, из материала, не поддерживающего горение.

Вторичная обмотка набирается из провода (а лучше медной шины), сечением 30 мм². Изоляция тряпичная. Пусть толщина вас не пугает, количество витков на вторичке небольшое.

Количество витков первичной обмотки определяется по коэффициенту 0.9–1 виток на вольт (для наших параметров).

Формула выглядит так:

W(количество витков) = U(напряжение) / коэффициент.

То есть, при напряжении в сети 200–210 вольт, это будет порядка 230–250 витков.

С технической точки зрения трансформатор готов. Для удобства использования рекомендуется выполнить небольшой запас по вторичной обмотке, с несколькими ответвлениями (на 65, 70, 80 витках). Это позволит уверенно работать в местах с пониженным напряжением сети.

Прятать агрегат в корпус, или оставлять открытым — это вопрос безопасности использования. Типовой изготовленный сварочный трансформатор своими руками выглядит так:

Оптимальный материал для корпуса — текстолит 10–15 мм.

Добавляем выпрямитель

Самодельный мощный сварочный трансформатор с точки зрения схемотехники — обычный блок питания. Соответственно выпрямитель устроен так же просто, как в сетевом заряднике для мобильного телефона. Только элементная база будет выглядеть на несколько порядков массивнее.

Как правило, в простую схему из диодного моста добавляют пару конденсаторов, гасящих импульсы выпрямленного тока.

Можно собрать выпрямитель и без них, но чем ровнее ток, тем качественней получается сварочный шов. Для сборки собственно моста применяются мощные диоды типа Д161–250(320). Поскольку при нагрузке на элементах выделяется много тепла, его нужно рассеивать с помощью радиаторов. Диоды крепятся к ним с помощью болтового соединения и термопасты.

Разумеется, ребра радиаторов должны либо обдуваться вентилятором, либо выступать над корпусом. Иначе вместо охлаждения они будут греть трансформатор.

Мини сварочный трансформатор

Если вам не нужно варить рельсы или швеллера из стали 4–5 мм, можно собрать компактный сварочник для спайки стальной проволоки (изготовление каркасов для самоделок) или сварки тонкой жести.

Для этого можно взять готовый трансформатор от мощного бытового прибора (идеальный вариант — микроволновка), и перемотать вторичную обмотку.

Сечение провода 15–20 мм², потребляемая мощность не более 2–3 кВт.

Расчет схемы производится также, как и для более мощных агрегатов. При сборке выпрямителя можно использовать менее мощные диоды.

Микросварочник

Если сфера применения ограничена спайкой медных проводов (например, при монтаже распределительных коробок), можно ограничиться конструкцией размером с пару спичечных коробков.

Выполняется на транзисторе КТ835 (837). Трансформатор изготавливается самостоятельно. Фактически — это высокочастотный повышающий преобразователь.

В отличие от традиционных сварочников, в данной схеме используется высокое напряжение, до 30 кВ. Поэтому при работе следует соблюдать осторожность.

Трансформатор мотаем на ферритовом стержне. Две первичные обмотки: коллекторная (20 витком 1 мм), базовая (5 витков 0.5 мм). Вторичная (повышающая) обмотка — 500 витков 0.15 проволоки.

Собираем схему, припаиваем по схеме резисторную обвязку (чтобы трансформатор не перегревался на холостом ходу), аппарат готов. Питание от 12 до 24 вольт, с помощью такого аппарата можно сваривать жгуты проводов, резать тонкую сталь, соединять металлы толщиной до 1 мм.

В качестве сварочных электродов можно использовать толстую швейную иглу.

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют.

Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов.

Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

• Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
• Потребляемая мощность от сети 220 вольт — не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
• Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

1. Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
2. Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт — холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
3. Трансформатор тока — самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Итог

Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.

по теме

Диодный мост для сварочного аппарата: что это такое и как работает, зачем нужен, как выбрать

Механизм сварочного аппарата включает в себя разные компоненты и узлы. От правильной сборки зависит правильность и полноценность функционирования агрегата.

Одна из ключевых деталей сварочного аппарата – это диодный мост. Работая с другими деталями механизма, он отвечает за преобразование постоянной энергии в пульсирующую.

Что такое диоды, предназначенные для сварочной аппаратуры, определить сложно. Существует много трактовок этого термина, из-за чего новичкам сложно разобраться в определении диодов для сварки.

Многие сварщики имеют свое мнение на этот счет, учебники тоже дают разную информацию. Самостоятельно понять этот термин можно, лишь разбираясь в электротехнике.

Здесь будет коротко рассказано о значении сварочных диодов и диодных мостов, нюансах сборки и работы.

Общая информация

Несмотря на разные варианты значений термина «диодный мост», по сути, он является стандартным выпрямителем. По строению же это набор силовых диодов, которые формируют единую цепочку. Существует стандартная схема диодного моста.

Однако при необходимости проводится модификация строения цепи. В сварочном аппарате этот узел располагается у радиатора, для прикрепления к которому используются болты и гайки.

Диодный мост выполняет одну основную функцию – преобразование полученного типа тока в пульсирующий. Сама цепь находится под постоянным напряжением. Процесс преобразования называется выпрямлением. А диодный узел, соответственно, выпрямителем.

Существуют версии от разных производителей. У собранных на заводе версий есть свои плюсы и минусы. Из плюсов – возможность плавной регулировки тока.

Из минусов – заводской образец потребляет около двенадцати киловатт электричества. А вес его при этом составляет примерно сто килограмм. Это делает модель не совсем подходящей для мелкой сварки в гараже или на даче.

Поэтому заводские выпрямители применяются для сварки в промышленных масштабах. А для любительских работ применяют самоделки либо малогабаритные версии мостов.

Помимо основной функции преобразования тока, диодный выпрямитель отвечает за стабилизацию напряжения. Это помогает при нестабильной электросети запустить маломощные аппараты.

При включении выпрямителя в механизм сварочного аппарата, проще производить поджиг сварочной дуги при низких показателях напряжения.

Также он стабилизирует горение дуги, улучшает ее показатели. В результате качество шва, сформированного аппаратом с выпрямителем, возрастает.

Виды диодов для сварки

Диодный выпрямитель состоит из силовых диодов. Существуют разные виды этих элементов. У каждого вида свои показатели и характеристики.

Сварщики, имеющие достаточный уровень знаний в электротехнике берут комплектующие на рынках.

Это позволяет сэкономить, однако приобретение деталей у непроверенных продавцов чревато получением некачественных материалов. Более того, такие детали могут быть небезопасны.

По целевому предназначению диоды делятся на:

• Светодиоды
• Выпрямительные
• ИК
• Фотодиоды
• Стабилитроны
• Варикалы
• Тиристоры
• Иммисторы
• Диоды категории Шотки

Также классификация проводится по силе тока. Здесь есть три категории мощности: малая, средняя и высокая. Каждой категории соответствует свой показатель, исчисляемый в милиамперах: до 3*102, от 3*102 до 10 и свыше 10, соответственно категориям.

Помимо этого образцы высокой мощности бывают двух типов: плоскостного и точечного. Первые предназначены для низкой частоты работы, вторые – для остальных типов работ.

Для сборки выпрямителя используются все виды диодов. Однако качество работы моста зависит от качества сварочного аппарата, на который он установлен.

Строение диодного моста

В цепи выпрямителя используется от двух до пяти диодных элементов. Стандартная схема предполагает наличие четырех. Количество элементов в цепи связано с мощностью силы тока, которая потребуется для выполнения работы.

Это прямая связь – больше диодных элементов, выше показатель тока. Здесь будет рассмотрена цепь на четыре диода.

Чтобы собрать стандартный мост, два элемента подключаются друг к другу параллельным образом. Направленность у них при этом разная.

При сборке параллелей подключения стоит учитывать, что рабочие характеристики деталей могут иметь отличия. Это относится и к диодам одного типа.

Поэтому расчет мощности каждого элемента и напряжения, которое он даст, нужно просчитывать очень четко. Правильный расчет – залог получения необходимого функционала и эффективности моста.

Собранный узел устанавливается на радиатор. Однако также его можно крепить к корпусу сварочного аппарата, либо не закреплять вовсе, применяя отдельным элементом. При установке на радиатор стоит предварительно нанести теплопроводящую пасту.

Проводники между сварочным аппаратом и выпрямителем скрепляются контактной спайкой. Это защитит от снижения рабочей мощности.

Для облегчения сварочного процесса с применением четырех-диодного моста дополнительно в схему оборудования включается электролитический конденсатор.

Заключение

Начинающим сварщикам будет достаточно сложно сразу понять строение и суть диодного моста. Эта статья рассказывает лишь основы терминологий и сборки этого сварочного узла.

Но для понимания этой темы в полном объеме нужно изучение основ электротехники. Это поможет разобраться в процессе работы сварочных выпрямителей.

Для изучения можно использовать любые материалы, доступные в сети. Это потребуется в любом случае, если есть желание улучшать свои навыки и развиваться как сварщику.

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.

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.

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.

Диодный мост для сварочного аппарата своими руками — Станки, сварка, металлообработка

> Инструмент > Что представляет собой сварочный выпрямитель

До широкого распространения инверторных сварочных аппаратов сварка переменным током была основным способом. Среди достоинств сварочных аппаратов переменного тока можно выделить низкую стоимость и простоту изготовления.

Сварочный выпрямитель «SELMA ВДГ-303-3»

Недостатки таковы:

• неустойчивость дуги и трудности с ее поджигом;
• невозможность сварки углеродистых и нержавеющих сталей;
• требуются сварочные электроды, исключительно рассчитанные на переменный ток.

Более практичны аппараты постоянного тока. Они позволяют вести сварочные работы практически со всеми видами стали. Электроды, предназначенные для работы на переменном токе, также прекрасно справляются со своими задачами.

Сейчас на рынке электротоваров можно найти недорогие сварочные аппараты инверторного типа. Их достоинства:

• простота работы (даже для новичка);
• легкость;
• широкий диапазон применяемых электродов;
• возможность регулировать сварочный ток в больших пределах;
• высокий КПД.

Самый существенный недостаток источников питания инверторного типа – их сложность. Инвертор – это продукт высокотехнологичной электроники. Ремонтом такой аппаратуры занимаются только специализированные центры, а стоимость запасных частей порой сопоставима со стоимостью нового аппарата.

С другой стороны, есть много видов работ, которые требуют разового применения  варки, например, строительство в частном доме или на дачном участке. Ради этого приобретать сварочный инвертор не имеет смысла.

Теория выпрямления

Если есть старый сварочный аппарат переменного тока, не важно, промышленный или самодельный, то его можно с минимальными затратами переоборудовать для работ с постоянным током, изготовив сварочный выпрямитель своими руками.

Для начала следует разобраться с теорией выпрямления. График зависимости напряжения от времени для переменного тока представляет собой синусоиду, в которой выделяются положительный и отрицательный полупериоды (рис. ниже).

Форма переменного тока

Для выпрямления переменного тока используются полупроводниковые элементы – диоды. Их свойство таково, что они пропускают ток только в одном направлении. Существует много схем включения диодов выпрямителя:

• однополупериодная;
• двухполупериодная со средней точкой;
• мостовая.

Мостовая схема требует наибольшего количества выпрямляющих диодов, но в то же время только она позволяет наиболее полно использовать характеристики трансформатора, без необходимости переделки последнего (рис. ниже).

Мостовая схема выпрямителя

После выпрямления график напряжения имеет вид, как на рисунке ниже.

Форма выпрямленного тока

Теперь получается не переменный ток, а пульсирующий. Такой ток для сварки еще менее пригоден, чем переменный. Чтобы получить именно постоянный ток, выпрямитель следует дополнить конденсатором.

В момент наличия напряжения конденсатор запасает в себя электрическую энергию, а когда напряжение понижается, то он ее отдает обратно в цепь.

С учетом нагрузки колебания напряжения на конденсаторе имеют вид, как на рис. ниже.

Напряжение на конденсаторе фильтра

Схема выпрямителя с дросселем

На схеме напряжение U2 подается с выходной обмотки сварочного трансформатора на диодный мост VD1-VD4. Выпрямленное напряжение поступает на дроссель L1 с отводом от середины обмотки. Вместе с конденсатором C1 дроссель образует фильтр низких частот.

Дроссель сглаживает импульсы тока, неизбежные при сварке. Но, самое главное, в данном случае образуется фильтр, который пропускает через себя только постоянный ток, а оставшуюся переменную составляющую выпрямленного тока задерживает.

Данная схема представляет собой самое простое устройство сварочного выпрямителя, который несложно изготовить своими руками.

Изготовление выпрямителя

Что представляет собой заземление дома

Сварка производится большими токами, поэтому детали для выпрямителя будут несколько специфичными. Для начала надо определиться, какими электродами будет производиться сварка. Для электродов диаметром 3 мм максимальный сварочный ток составляет 150 А. Электродами диаметром 4 мм можно варить при токе до 200 А. Для домашних работ таких диаметров вполне достаточно.

Следовательно, диоды выпрямителя аппарата должны быть рассчитаны на ток не менее 200 А. А если учесть, что на максимальном токе работы вряд ли будут производиться, то можно обойтись широко распространенными и недорогими диодами ВК2-200. Данные диоды имеют резьбовой фланец для крепления на стандартный алюминиевый радиатор (рис. ниже).

Внешний вид выпрямительного диода с радиатором

Без радиаторов диоды использовать нельзя даже на минимальных токах.

Диоды ВК2-200 выпускаются промышленностью несколько десятилетий и отличаются высокой надежностью.

При желании можно уменьшить габариты аппарата и приобрести современные малогабаритные выпрямительные диоды с подходящими характеристиками, но их цена делает такую замену совсем неоправданной.

К тому же, используя сварку на приусадебном участке и учитывая вес основного сварочного трансформатора, вес и габариты выпрямителя можно в расчет не принимать.

Как было сказано выше, для диодов также необходимо приобрести радиаторы охлаждения.

Конденсаторы фильтра сварочного аппарата должны быть рассчитаны на максимальное напряжение пульсаций. Большинство публикаций опирается на расчет напряжения таким образом – берется напряжение холостого хода (75-80 В) и умножается на два. Поэтому все рекомендации сводятся к выбору конденсаторов с рабочим напряжением не более 150 В.

Емкость конденсаторов фильтра должна быть примерно 400 мкФ. Лучше всего применять конденсаторы типа МБГО, МБГЧ, но они имеют маленькую емкость (с таким напряжение обычно не более 4 мкФ), поэтому, соединенные параллельно в большом количестве, образуют весьма габаритную конструкцию.

Можно использовать мощные электролитические конденсаторы, рассчитанные на работу в силовых цепях. Преимущество электролитических конденсаторов в их габаритах.

Электролитические конденсаторы категорически запрещено подключать обратной полярностью. Также, собирая сварочный выпрямитель своими руками, нельзя применять обычные конденсаторы, которые установлены в радиоаппаратуре. Они не приспособлены для работы с большими импульсными токами.

Каркас для намотки дросселя изготавливают с учетом имеющегося сердечника из текстолита толщиной 1.5-2 мм. При определенных навыках предпочтительнее совсем отказаться от каркаса и сделать бескаркасную обмотку.

Намотка ведется медной изолированной шиной 8х3 мм. Вместо шины можно использовать гибкий провод, в частности, очень хорошо подходит провод марки БПВЛ. Сечение провода должно составлять не менее 20 мм2.

Число витков обмотки должно быть порядка 35-40. Сердечник дросселя собирают с зазором 2 мм.

Приклеивать обмотки или каркас к сердечнику пока нельзя, возможно потребуется регулировка зазора или количества витков дросселя.

Если есть возможность, то можно сделать несколько отводов от обмотки дросселя, например, от 30-го и 35-го витков.

Собранный дроссель выглядит примерно так, как на рис. ниже.

Внешний вид дросселя фильтра сварочного аппарата

Сборка конструкции

Все элементы выпрямителя закрепляются на прочном непроводящем основании. Лучше всего, если это будет текстолитовая пластина, но вполне можно обойтись и фанерой 10 мм. Фанеру надо пропитать олифой с двух сторон и дождаться, пока она высохнет.

Нежелательно крепить элементы вплотную друг к другу. При сварочных работах, особенно на больших токах, на диодах выпрямителя и дросселе выделяется большое количество тепла. Поэтому корпус готовой конструкции обязательно требуется оборудовать отверстиями для вентиляции.

Катоды диодов электрически соединены с радиатором, поэтому радиаторы не должны иметь между собой электрического соединения. Исключение составляют только те, диоды которых по схеме соединены своими катодами.

Методика регулировки следующая. Проводится пробная сварка электродами нескольких диаметров на разных отводах дросселя. Если все электроды варят удовлетворительно при переключении выводов, то на этом можно остановиться. Только надо не забыть, какой вывод и когда подключать.

Если на какой-то стадии опытов не удается достичь приемлемого результата, то надо изменить величину зазора и заново все проверить. Возможно, даже придется уменьшить или увеличить число витков обмотки.

Сварочный аппарат характеризуется высоким значением напряжения холостого хода. Как правило, оно составляет от 70 до 80 В. Такое напряжение аппарата, особенно при влажной погоде, может быть смертельно опасным.

Выпрямитель в работе.

На то, как работает сварочный выпрямитель, можно посмотреть в этом видео.

Все работы со сваркой необходимо выполнять в сварочной маске. В противном случае возможно непоправимое ухудшение зрения, поскольку сварочная дуга является мощным источником жесткого ультрафиолетового излучения.  Во избежание ожогов от брызг расплавленного металла или шлака, обувь и одежда должны быть из прочного и негорючего материала. На руки обязательно одеваются брезентовые рукавицы.

Выбор диодного моста для сварочного аппарата

Современный аппарат для сварки состоит из множества компонентов и узлов, которые отвечают за полноценную работу оборудования.

Одним из важнейших компонентов является диодный мост сварочного оборудования. В связке с остальными узлами он играет первостепенную роль, преобразовывая энергию из постоянной в пульсирующую.

У диодных мостов есть масса достоинств, которые улучшают и ускоряют работу.

Диодный мост в сварочном аппарате: силовые выпрямители своими руками

Диод представляет собой полупроводниковый агрегат с разной проводимостью, определяемой прикладываемым напряжением. Он имеет два вывода: катод и анод. Если подается прямое напряжение, то есть на аноде в сравнении с катодом потенциал положителен, агрегат открыт.

Если напряжение отрицательно, он закрывается. Такая особенность нашла применение в электротехнике: диодный мост активно используется в сварочном деле для выпрямления переменного тока и улучшения качества сварных операций.

Выпрямитель для сварки

Оборудование для сварки на переменном токе обладает существенным минусом при использовании в домашних условиях: оно провоцируют перепады напряжения в сети и помехи для работы электроустройств.

По этой причине, при проведении сварных работ своими руками, требуется выпрямитель для сварочного аппарата, позволяющий в некоторой мере сгладить мощные перепады сетевого напряжения.

Как сделать выпрямитель своими руками?

Если в наличии мастера имеются комплектующие детали, вполне реально изготовить самодельный сварочный выпрямитель. При условии соблюдения всех рекомендаций специалистов он гарантировано обеспечит процесс ручной дуговой сварки постоянным током, но потребуется применить электрод с обмазкой.

Использовать проволоку без обмазки также допустимо, но только при условии большого опыта в сварных вопросах. Для неопытного сварщика справиться с ней будет практически нереально.

Диодный мост для сварочного аппарата.

Обмазка при расплавлении электрода препятствует проникновению составляющих воздуха в расплавленный металл сварного соединения. Без нее контакт металла в расплавленном виде с азотом и кислородом снизят прочностные свойства шва, сделав его хрупким и пористым.

Сначала потребуется выбрать или смотать своими руками понижающий трансформатор с требуемыми параметрами. Собирают трансформатор до подключения диодного моста.

Если выбран путь самостоятельного изготовления аппарата, важно правильно рассчитать его элементы, в том числе:

• параметры магнитопровода;
• актуальное количество витков;
• размеры сечения шин, проводов.

В работе не обойтись без светодиодов: нужны они в качестве проводников тока в одном единственном направлении. Простейший диодный выпрямитель, созданный по мостиковой схеме, монтируют на радиатор с целью теплообмена и охлаждения.

Мощные диоды для сварочного аппарата, по типу ВД-200, выделяют при работе довольно большой объем тепловой энергии. Чтобы обеспечить падающую характеристику тока, в цепь потребуется включить дроссель последовательно.

Активное переменное сопротивление в такой схеме обеспечит сварщику возможность плавно регулировать сварочный ток. Далее, один полюс нужно подключить к сварной проволоке, а второй ‒ к рабочему объекту.

Электролитический конденсатор в составе схемы необходим в качестве сглаживающего фильтра для снижения пульсаций.

Выполнить намотку реостата несложно своими силами, но для такой задачи потребуется керамический сердечник и проволока из никелина или нихрома. Актуальный диаметр проволоки определит величина регулируемого тока сварной операции.

Расчет сопротивления реостата нужно проводиться учетом удельного сопротивления электрода, его сечения и общей длины.

Электрическая схема сварки с диодным мостом.

Шаг регулировки тока для сварки зависит от диаметра витков. Если правильно собрать перечисленные детали в единый агрегат, процесс сварки будет сопровождаться постоянным током. Не лишним будет и монтаж резистора, препятствующего короткому замыканию при работе.

При наличии резистора можно сгладить разряды на конденсаторе, сделать поджога электрода более простым и мягким. Изготовление аппарата для выпрямления сварного тока своими руками позволит создавать максимально аккуратные и долговечные сварные швы.

Итоги

Диодный мост для сварочного аппарата преобразует переменный ток в постоянный, что позволяет повысить качества сварных соединений. Такое приспособление можно приобрести в готовом виде или создать своими руками, следуя советам, озвученным в статье.