Как сделать диодный мост для сварочного аппарата

Диодный мост для сварочного аппарата своими руками — Справочник металлиста

• Дата: 15-06-2015
• 663
• : 17

Выпрямитель сварочный предназначен для питания электротоком поста сварки при ручной и электродуговой сварке.

Он используется для того, чтобы преобразовывать ток переменной частоты в непрерывный разряд электричества, который нужен для осуществления плавления заготовки.

Сварочный выпрямитель своими руками изготавливается чаще всего для использования конструкции в бытовых условиях и мелко-подрядном бизнесе.

Бытовые аппараты для сварки — это конструкции небольшой мощности, которые имеют относительно невысокий номинальный ток сварки. Устройства имеют паузу для остывания между этапами работы большой длительности, потому конструкции неэффективны в процессе выполнения объемных работ в промышленных условиях.

Стандартная компоновка конструкции для сварки состоит из таких элементов:

• трансформатор для понижения;
• выпрямитель (мост из составляющих полупроводника);
• блок конденсатора (отвечает за подавление пульсаций на выходе преобразовательного элемента).

Перед тем как изготовить аппарат для сварки, понадобится определить, для выполнения каких работ будет использоваться конструкция. От этого будут зависеть различные показатели конструкции, размер электрода и характеристики материала соединяемых заготовок.

Электрическая схема самодельного сварочного аппарата на постоянном токе.

Лучшими показателями по качеству тока на выходе обладают трехфазные приспособления, которые подключаются к электрической сети 380 В.

Их можно использовать длительный период, при этом не понадобится делать перерывы для остывания. С помощью подобных конструкций можно обрабатывать более крупные конструкции из стали.

Устройства отлично подходят для соединения контейнеров, ворот от гаражей и т.д. Приспособление подходит для малого бизнеса.

Значительным недостатком конструкции является затрудненный доступ к сети питания. Не все села и гаражные кооперативы имеют доступ к подобным коммуникациям. Следует понимать, что аппарат для сварки, который обладает трехфазным трансформаторным приспособлением, будет весить в 1,5-2 раза больше однофазного устройства. Общий вес конструкции в большинстве случаев превышает 100 кг.

Одному человеку подобный вес не под силу, потому понадобится установить колеса для перемещения. Можно также использовать специальное трансформаторное приспособление, которое снижает общий вес на 20-40%. Однако следует учитывать, что наматывать его нужно будет самостоятельно.

Однофазный сварочный выпрямитель, который установлен на однофазной трансформаторной конструкции для электросети 220 В, имеет меньший вес. Его масса в большей степени зависит от веса трансформатора для понижения и составляет приблизительно 40-70 кг.

Подобный сварочный аппарат способен обеспечить шов отличного качества при соединении простых конструкций. Легкость и доступность электросети делают однофазные приспособления мобильными. Их можно использовать не только на верхних этажах высоких домов, но и в местах, где отсутствует электричество.

В последнем случае можно использовать бензиновый генератор.

Как сделать сварочный выпрямитель для однофазной электросети

Однофазная мостовая схема выпрямления (а). Графики напряжений и тока в трансформаторе (б), напряжения и тока в нагрузке (в).

Переменный ток представляет собой волну, которая образует колебания с частотой 50 Гц. Следовательно, 1 секунду электричество 25 раз будет течь в одном направлении и 25 раз в другом. Для сварочного процесса будет нужно протекание электричества лишь в одном направлении.

Если цепочка вторичной обмотки трансформаторной конструкции будет дополнена полупроводником, то она сможет пропустить электричество исключительно в одну сторону, следовательно, будет получен постоянный ток. Однако в данном случае ток будет переменным и иметь частоту 25 Гц. После каждой волны будет пауза без тока, что недопустимо.

Понадобится поставить полупроводник наоборот, чтобы он пропустил электроны в обратную сторону.

Установив несколько полупроводников по направлению друг к другу, получают ток, который представляет собой волны, увеличивающиеся от нуля до максимально возможного значения направления, на которое рассчитывается вторичная обмотка трансформаторной конструкции. Также будут получены волны, спадающие до нуля, после достижения которого начинается другая волна.

Трехфазная мостовая схема выпрямления (а). Графики напряжений и токов (б).

Если его не сделать, то понадобится разбирать обмотку, что делать не рекомендуется. Преимуществом подобной схемы является небольшое количество применяемых полупроводников. В данном случае вторичная обмотка конструкции разделяется на несколько частей. Это означает, что некоторое время будет использоваться одна часть обмотки.

Чаще всего используется мостовая схема выпрямления. Она являет собой квадрат, во всех сторонах которого находятся полупроводники. С двух других углов фигуры будет сниматься постоянное напряжение, а на остальных углах напряжение будет исходить со вторичной обмотки трансформаторной конструкции.

Преимуществом подобного выпрямителя является то, что в данном случае отсутствует необходимость выводить отдельный провод со вторичной обмотки. Недостаток — применение большого количества вентилей полупроводника.

Среднее напряжение во всех вышеописанных схемах меньше, чем напряжение, которое выходит со вторичной обмотки.

Ток сварки будет небольшой, потому диаметр установленного электрода и толщина соединяемой заготовки тоже будут небольшими. Для того чтобы уменьшить колебания напряжения, на выходе сварочный аппарат, который изготавливается, должен иметь параллельно включенное нагрузке конденсаторное приспособление.

Выпрямители, сконструированные для питания трехфазной электросети, имеют небольшую пульсацию напряжения на выходе.

В данном случае фазы электросети будут перекрывать друг друга, при этом напряжение не сможет снизиться до нуля. Один из способов изготовления сварочного аппарата для трехфазной электросети — включение в каждую из фаз полупроводника за обмоткой трансформаторной конструкции. Подобные выходы от полупроводников нужно будет обязательно коммутировать в единый вывод.

Преимущество подобного приспособления — использование трех полупроводников. Недостатком является нулевой вывод с обмотки трансформаторной конструкции.

Это означает, что соединять обмотки трансформаторной конструкции для питания можно исключительно по схеме «звезда».

Конструкция сварочного аппарата для выпрямления

Выпрямитель для устройства сварки строится вокруг полупроводников, которые используются для того, чтобы пропускать потоки электричества в едином направлении. В схемах выпрямления можно использовать следующие приспособления:

Чертеж сварочного аппарата, изготовленного своими руками.

1. Диод. Рекомендуется использовать данное приспособление, так как в случае его применения в схему конструкции для выпрямления не понадобится включать блоки управления.
2. Тиристор. Чтобы протекал ток, элемент должен получить сигнал от системы управления. Вентиль запрется, когда проходящий ток опустится до нуля или напряжение на элементе уменьшится.
3. Транзистор. Вентиль, которым можно управлять. Чтобы его открыть или закрыть, понадобится подать сигнал на электрод управления. Данное приспособление является наиболее дорогостоящим.

Следует заметить, что в процессе использования диодов электрическая цепочка потребует добавления резистора, чтобы была возможность производить регулировку силы тока.

Любой из вышеописанных компонентов следует подбирать с запасом, иначе они выйдут из строя. Протекающий по цепочке ток должен быть в несколько раз меньше, чем номинальный.

Процесс изготовления выпрямителя для сварки

Элементы, которые будут необходимы для изготовления сварочного аппарата для выпрямления:

Сварочный выпрямитель должен состоять из таких элементов, как: трансформатор, радиатор, диод, электрод, дроссель, конденсатор, сердечник, проволока никелиновая.

1. Трансформатор.
2. Диод.
3. Радиатор.
4. Дроссель.
5. Электрод.
6. Конденсатор.
7. Керамический сердечник.
8. Никелиновая проволока.
9. Схема подобной конструкции.

Первым делом надо будет попытаться подобрать готовую трансформаторную конструкцию для понижения с необходимыми параметрами.

В большинстве случаев данное приспособление подобрать не получается, потому понадобится намотать его самостоятельно.

Полупроводник, который собран по мостиковой схеме, понадобится установить на радиатор для обмена тепла и охлаждения. Диоды с большой мощностью будут выделять большое количество тепла в процессе работы. Чтобы была возможность обеспечить падающую характеристику тока, в цепочку нужно последовательно включить дроссель.

Как сделать конусное отверстие в металле? — Металлы, оборудование, инструкции

Рабочая часть ступенчатого сверла по металлу (его также называют конусным сверлом) сформирована спиральной канавкой и рядом ступенчатых кольцевых переходов разного диаметра. Благодаря такой уникальной конструкции ступенчатые сверла позволяют в любой момент обработки определять, какого диаметра отверстие сформировано.

Одно ступенчатое сверло может заменить набор для обработки металла, включая и коронки

На первый взгляд может показаться, что использование таких сверл (которые, кстати, отличаются достаточно высокой стоимостью) не имеет особого смысла, потому что всегда можно выбрать инструмент определенного диаметра и создать с его помощью требуемое отверстие. Между тем конусные инструменты для сверления отверстий обладают рядом уникальных достоинств, делающих их применение обоснованным во многих случаях.

Область применения и конструктивные особенности

Конусные (или ступенчатые) сверла отличаются длительным рабочим ресурсом, что обеспечивается высокой прочностью их режущих кромок.

В отличие от обычного сверла, конусное позволяет выполнять технологические операции, для осуществления которых в любой другой ситуации потребовалось бы использование нескольких инструментов.

Именно универсальностью во многом и объясняется высокая стоимость сверл данной категории.

Конусный инструмент для сверления благодаря особенностям своей конструкции позволяет выполнять обработку с высокой скоростью, при которой качество кромки отверстий, формируемых даже в тонколистовом материале, не снижается.

Устройство ступенчатого сверла

Конусными сверлами можно делать отверстия не только в металле, но и в гипсокартоне, дереве, пластике и др. Успешно справляются они и с плотным металлом, чего нельзя сказать о сверлильном инструменте любого другого типа.

Острый наконечник ступенчатого сверла позволяет не только исключить необходимость применения центровочного инструмента, но и легко врезаться в структуру даже самого плотного металла. Отверстие, полученное при этом, не нуждается в дополнительной обработке с использованием надфиля и шлифовальной машинки.

Большинство ступенчатых сверл способны просверливать металл толщиной до 4 мм

Поступательные каналы ступенчатого сверла, расположенные по спирали, выполнены в разных размерах с плавным переходом. Эта конструктивная особенность повышает эффективность конусного сверла при работе с тонколистовым металлом как минимум на 50%. Кроме того, при сверлении металлических деталей инструментом с такими спиральными поступательными канавками обеспечивается плавность его хода.

Сверла конусного типа можно использовать как в комплекте с ручным приспособлением для сверления, так и при установке на специальное оборудование.

На рабочую поверхность ступенчатых сверл может быть нанесено абразивное напыление, основу которого составляет алмазная или титановая крошка (это не противоречит требованиям ГОСТа).

Такое покрытие режущей поверхности значительно повышает степень ее прочности, что позволяет свести к минимуму периодичность ее заточки.

Эти сверла сделаны из высококачественной быстрорежущей стали с титановым покрытием

Одной из задач, которую решают с помощью конусного сверла, является исправление дефектов отверстий, полученных инструментом другого типа. К таким дефектам, в частности, относятся рваные края. Сверла ступенчатого типа практически незаменимы в тех случаях, когда необходимо получить качественные отверстия в тонколистовом металле, изделиях из стеклотекстолита и других полимерных материалов.

Учитывая все вышесказанное, можно сделать вывод о том, что конусные сверла являются еще более универсальными, чем традиционный инструмент спирального типа.

Именно поэтому они не будут лишними на производственном участке и в домашней мастерской.

О том, насколько удобным и эффективным является конусный инструмент, стоимость которого зависит как от диаметра рабочей части, так и от типа напыления, можно судить по видео обработки с его использованием и по отзывам специалистов.

На что следует ориентироваться при выборе конического сверла

Делать выбор такого инструмента, как сверло коническое по металлу, следует только после того, как вы ознакомитесь с его характеристиками. Очень многое о ступенчатом сверле может сказать его цвет.

• Серо-стальной цвет материала изготовления свидетельствует о том, что сверло не подвергалось никакой термической обработке, соответственно, не стоит рассчитывать на его высокое качество.
• Конусный инструмент, поверхность которого имеет черный цвет, прошел обработку горячим паром, что увеличило его прочность.
• Золотистый цвет стали свидетельствует о том, что в металле предварительно были устранены все внутренние напряжения, что улучшило его качественные характеристики.
• Если поверхность ступенчатого сверла имеет ярко-золотистый оттенок, оно отличается высокой износостойкостью. Это обеспечивает нитрид титана, содержащийся в металле. Достаточно высокая стоимость таких изделий полностью компенсируется длительным сроком их эксплуатации.

Маркировка ступенчатого сверла говорит об его характеристиках

Для производства конусных сверл используются различные сорта стали, которые определяют по маркировке. Если в маркировке присутствует аббревиатура HSS, это означает, что при помощи данного изделия можно выполнять высокоскоростную обработку, не переживая за то, что оно деформируется или утратит свои прочностные характеристики при интенсивном нагреве.

При выборе ступенчатого сверла обратите внимание на основные размеры

Выбирая конусные сверла, надо также учитывать следующие параметры:

• диаметр, который полостью зависит от характеристик отверстий, которые необходимо получить;
• торговую марку (данный параметр во многом определяет не только качество изделия, но и его стоимость);
• соответствие приобретаемого сверла конического и материала, из которого оно изготовлено, всем требованиям ГОСТа;
• возможность многократной заточки (здесь следует руководствоваться только собственными предпочтениями и наличием опыта в заточке спиральных и конических сверл в соответствии с требованиями ГОСТа).

Самостоятельная заточка

Сверла, которые называются ступенчатыми или коническими, позволяют создавать отверстия диаметром от 4 до 32 мм и выпускаются в двух вариантах исполнения: с возможностью выполнения заточки или с конструкцией, которая не предполагает этой технологической операции. Высокая стоимость изделий, относящихся ко второму типу, оправдана их долговечностью.

Режущая кромка у них (при условии соблюдения всех правил эксплуатации) не затупляется на протяжении длительного времени. Следует иметь в виду, что их заточка без наличия соответствующего опыта может привести лишь к тому, что они станут непригодными для дальнейшего использования.

Конусные сверла определенной конфигурации можно заточить трехгранным абразивным стержнем

Для того чтобы правильно заточить ступенчатое сверло, достаточно просмотреть обучающее видео и придерживаться рекомендаций квалифицированных специалистов. Для выполнения этой процедуры можно даже не ориентироваться на чертеж, а просто восстанавливать первоначальные геометрические параметры изделия.

Затачивать такой инструмент, как и спиральные сверла с коническим хвостовиком, можно при помощи специального станка, оснащенного абразивным кругом, рабочая поверхность которого может быть покрыта обычной наждачной бумагой.

Геометрические параметры ступенчатых сверл, направляющие канавки которых имеют прямолинейную форму, можно восстановить и вручную, а изделия со спиральными канавками лучше всего обработать при помощи заточного станка. Следует иметь в виду, что легче всего восстановить геометрические параметры высококачественных ступенчатых сверл.

Стоимость ступенчатых сверл и рекомендации по их выбору

Если с покупкой обычных спиральных сверл, посадочная часть которых выполнена в виде конуса Морзе, проблем не возникает, то выбор сверлильного инструмента ступенчатого типа имеет некоторые особенности. На его стоимость оказывают влияние два основных параметра: рабочий диаметр и материал изготовления.

Потребителя, который собирается приобрести ступенчатое сверло, может ввести в заблуждение серьезный разбег цен. Чтобы внести некоторую ясность в этот вопрос, можно рассмотреть несколько примеров цен.

Так, относительно невысокой стоимостью (400–500 рублей) отличаются изделия для формирования отверстий диаметром 4–20 мм.

Практически в два раза (1100 рублей) дороже потребителю обойдется ступенчатое сверло от отечественных производителей, позволяющее делать отверстия диаметром 4–30 мм.

Такой набор из трех сверл Bosch швейцарского производства обходится в 8–10 тысяч рублей

Приобретая инструмент в таких организациях, как и там, где он продается по невысоким ценам, потребитель должен быть готов к тому, что качество сверла окажется под большим сомнением. Именно поэтому покупать конусные сверла необходимо только у тех компаний, которые готовы предоставить все необходимые сертификаты.

Следует также обращать внимание на маркировку сверла, по которой можно определить, что перед вами сертифицированная продукция с характеристиками, соответствующими требованиям ГОСТа.

Ремонт и доработки сварочных инверторов своими руками

Характеристики большинства бюджетных инверторов нельзя назвать выдающимися, в то же время мало кто откажется от удовольствия использовать оборудование со значительным запасом надёжности. Между тем существует немало способов усовершенствовать недорогой сварочный инвертор.

Типовая схема и принцип работы инвертора

Чем дороже сварочный инвертор, тем больше в его схеме вспомогательных узлов, задействованных в реализации специальных функций.

А вот сама схема силового преобразователя остаётся практически неизменной даже у дорогостоящего оборудования.

Этапы превращения сетевого электрического тока в сварочный достаточно легко проследить — на каждом из основных узлов схемы происходит определённая часть общего процесса.

С сетевого кабеля через защитный выключатель напряжение подаётся на выпрямительный диодный мост, сопряжённый с фильтрами высокой ёмкости.

На схеме этот участок легко заметить, здесь расположены внушительные по размеру «банки» электролитических конденсаторов.

У выпрямителя задача одна — «развернуть» отрицательную часть синусоиды симметрично вверх, конденсаторы же сглаживают пульсации, приводя направление тока практически к чистой «постоянке».

Схема работы сварочного инвертора

Далее по схеме находится непосредственно инвертор. Эта часть также легко поддаётся идентификации, здесь располагается крупнейший алюминиевый радиатор. Инвертор строится на нескольких высокочастотных полевых транзисторах или IGBT-транзисторах.

Довольно часто несколько силовых элементов объединены в общем корпусе. Инвертор снова преобразует постоянный ток в переменный, но при этом частота его существенно выше — порядка 50 кГц.

Такая цепочка преобразований позволяет использовать высокочастотный трансформатор, который в разы меньше и легче обычного.

С понижающего трансформатора напряжение снимает выходной выпрямитель, ведь мы хотим сварку именно на постоянном токе.

Естественно, в рассмотренной цепи преобразований есть множество промежуточных звеньев: датчиков, управляющих и контрольных цепей, но их рассмотрение выходит далеко за рамки любительской радиоэлектроники.

Конструкция сварочного инвертора: 1 — конденсаторы фильтра; 2 — выпрямитель (диодная сборка); 3 — IGBT-транзисторы; 4 — вентилятор; 5 — понижающий трансформатор; 6 — плата управления; 7 — радиаторы; 8 — дроссель

Узлы, пригодные к модернизации

Важнейший параметр любого сварочного аппарата — вольт-амперная характеристика (ВАХ), за счёт неё и обеспечивается стабильное горение дуги при разной её длине.

Правильная ВАХ создаётся микропроцессорным управлением: маленький «мозг» инвертора на ходу меняет режим работы силовых ключей и мгновенно подстраивает параметры сварочного тока.

К сожалению, каким либо образом перепрограммировать бюджетный инвертор нельзя — управляющие микросхемы в нём аналоговые, а замена на цифровую электронику требует незаурядных знаний схемотехники.

Однако «умений» управляющей схемы вполне достаточно, чтобы нивелировать «криворукость» начинающего сварщика, ещё не научившегося стабильно удерживать дугу. Гораздо правильнее сосредоточиться на устранении некоторых «детских» болезней, первая из которых — сильный перегрев электронных компонентов, ведущий к деградации и разрушению силовых ключей.

Вторая проблема — использование радиоэлементов сомнительной надёжности. Устранение этого недостатка сильно снижает вероятность возникновения поломок через 2–3 года эксплуатации аппарата.

Наконец, даже начинающему радиотехнику будет вполне по силам реализовать индикацию фактического сварочного тока для возможности работы со специальными марками электродов, а также провести ряд других мелких доработок.

Улучшение теплоотвода

Первый недостаток, которым грешит подавляющее большинство недорогих инверторных аппаратов — плохая схема отвода тепла с силовых ключей и выпрямительных диодов. Начинать доработку в этом направлении лучше с увеличения интенсивности принудительного обдува.

Как правило, в сварочных аппаратах устанавливают корпусные вентиляторы с питанием от служебных цепей напряжением 12 В. В «компактных» моделях принудительное воздушное охлаждение может вовсе отсутствовать, что для электротехники такого класса, безусловно, нонсенс.

Достаточно просто увеличить воздушный поток путём установки нескольких таких вентиляторов последовательно. Проблема в том, что «родной» кулер скорее всего придётся снять.

Также не стоит беспокоиться о мощности источника служебного питания, как правило её достаточно для установки 3–4 вентиляторов.

Если внутри корпуса инвертора недостаточно места для установки вентиляторов, можно приладить снаружи один высокопроизводительный «канальник».

Его установка проще по той причине, что не требуется подключение к внутренним цепям, питание снимается с клемм кнопки включения.

Вентилятор, разумеется, должен устанавливаться напротив вентиляционных жалюзеек, часть которых можно вырезать, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление. Оптимальное направление потока воздуха — на вытяжку из корпуса.

Второй способ улучшить теплоотвод — замена штатных алюминиевых радиаторов на более производительные.

Новый радиатор нужно выбирать с наибольшим количеством как можно более тонких рёбер, то есть с наибольшей площадью контакта с воздухом.

Оптимально в этих целях использовать радиаторы охлаждения компьютерных ЦП. Процесс замены радиаторов довольно прост, достаточно соблюдать несколько простых правил:

1. Если штатный радиатор изолирован от фланцев радиоэлементов слюдой или резиновыми прокладками, их нужно сохранить при замене.
2. Для улучшения теплового контакта нужно использовать кремнийорганическую термопасту.
3. Если радиатор нужно подрезать, чтобы он поместился в корпус, обрезанные рёбра нужно тщательно обработать надфилем, чтобы снять все заусенцы, иначе на них будет обильно оседать пыль.
4. Радиатор должен быть плотно прижат к микросхемам, поэтому предварительно на нём нужно разметить и просверлить крепёжные отверстия, возможно, потребуется нарезать резьбу в теле алюминиевой подошвы.

Дополнительно отметим, что нет смысла менять штучные радиаторы отдельно стоящих ключей, замене подвергаются только теплоотводы интегральных схем или нескольких высокомощных транзисторов, установленных в ряд.

Индикация сварочного тока

Даже если на инверторе установлен цифровой индикатор установки тока, он показывает не реальное его значение, а некую служебную величину, масштабированную для наглядного отображения.

Отклонение от фактической величины тока может составлять до 10%, что неприемлемо при использовании специальных марок электродов и работе с тонкими деталями.

Получить реальное значение сварочного тока можно путём установки амперметра.

В пределах 1 тысячи рублей обойдётся цифровой амперметр типа SM3D, его даже можно аккуратно встроить в корпус инвертора. Основная проблема в том, что для измерения столь высоких токов требуется подключение через шунт.

Его стоимость находится в пределах 500–700 рублей для токов в 200–300 А.

Установить шунт можно либо на плюсовую, либо на минусовую клемму изнутри корпуса. Обычно размеров соединительной шины достаточно для подключения вставки длиной около 12–14 см. Изгибать шунт нельзя, поэтому если длины соединительной шины недостаточно, её нужно заменить медной пластиной, косичкой из очищенного однопроволочного кабеля или отрезком сварочной жилы.

Амперметр подключается измерительными выходами к противоположным зажимам шунта. Также для работы цифрового прибора требуется подать напряжение питания в диапазоне 5–20 В. Его можно снять с проводов подключения вентиляторов или найти на плате точки с потенциалом для питания управляющих микросхем. Собственное потребление амперметра ничтожно.

Повышение продолжительности включения

Продолжительность включения в контексте сварочных инверторов более разумно называть продолжительностью нагрузки. Это та часть десятиминутного интервала, в которой инвертор непосредственно выполняет работу, оставшееся время он должен пребывать на холостом ходу и охлаждаться.

Для большинства недорогих инверторов реальная ПН составляет 40–45% при 20 °С. Замена радиаторов и устройство интенсивного обдува позволяют увеличить этот показатель до 50–60%, но это далеко не потолок. Добиться ПН порядка 70–75% можно путём замены некоторых радиоэлементов:

1. Конденсаторы обвязки ключей инвертора нужно поменять на элементы той же ёмкости и типа, но рассчитанные под более высокое напряжение (600–700 В);
2. Диоды и резисторы из обвязки ключей следует заменить на элементы с большей рассеиваемой мощностью.
3. Выпрямительные диоды (вентили), а также MOSFET или IGBT-транзисторы можно заменить на аналогичные, но более надёжные.

О замене самих силовых ключей стоит рассказать отдельно. Для начала следует переписать маркировку на корпусе элемента и найти подробный даташит на конкретный элемент. По паспортным данным выбрать элемент для замены достаточно просто, ключевыми параметрами служат пределы частотного диапазона, рабочее напряжение, наличие встроенного диода, тип корпуса и предельный ток при 100 °С.

Последний лучше рассчитать собственноручно (для высоковольтной стороны с учётом потерь на трансформаторе) и приобрести радиоэлементы с запасом предельного тока около 20%. Из производителей такого рода электроники наиболее надёжными считаются International Rectifier (IR) или STMicroelectronics.

Несмотря на довольно высокую цену, крайне рекомендуется приобретать детали именно этих брендов.

Намотка выходного дросселя

Одним из наиболее простых и в то же время самых полезных дополнений для сварочного инвертора будет намотка индуктивной катушки, сглаживающей пульсации постоянного тока, которые неизбежно остаются при работе импульсного трансформатора. Основная специфика такой затеи в том, что дроссель изготавливается индивидуально для каждого отдельного аппарата, а также может со временем корректироваться по мере деградации электронных компонентов или при изменении порога мощности.

Для изготовления дросселя понадобится всего ничего: изолированный медный проводник сечением до 20 мм2 и сердечник, желательно из феррита.

В качестве магнитопровода оптимально подойдёт либо ферритовое кольцо, либо сердечник броневого трансформатора.

Если магнитопровод набран из листовой стали, его нужно просверлить в двух местах с отступом около 20–25 мм и стянуть заклёпками, чтобы иметь возможность беспроблемно прорезать зазор.

Дроссель начинает работать, начиная от одного полного витка, однако реальный результат виден, начиная с 4–5 витков. При испытаниях следует добавлять витки до тех пор, пока дуга не начнёт ощутимо сильно тянуться, мешая отрыву. Когда варить с отрывом станет затруднительно, нужно скинуть с катушки один виток и подключить параллельно дросселю лампу накаливания на 24 В.

Тонкая настройка дросселя выполняется с помощью сантехнического винтового хомута, которым можно уменьшить зазор в сердечнике, либо деревянного клина, которым этот зазор можно увеличить. Нужно добиваться, чтобы горение лампы при розжиге дуги было максимально ярким. Рекомендуется изготовить несколько дросселей для работы в диапазонах до 100 А, от 100 до 200 А и более 200 А.

Заключение

Все «навесные» дополнения, такие как дроссель или амперметр, лучше монтировать отдельной приставкой, которая включается в разрыв любой из сварочных жил посредством штекера типа байонет. Таким образом внутри корпуса инвертора сохранится достаточно пространства для вентиляции, а дополнительные устройства можно будет легко отключить за ненадобностью.

Нужно помнить, что кардинальной, глубокой модернизации провести не получится, иными словами, «РЕСАНТУ» в KEMPPI разумными силами и средствами не превратить. Однако изготовление приспособлений и мелкая доработка оборудования — отличный способ лучше изучить технологию дуговой сварки и проникнуться профессиональными тонкостями.

16.08.2017 в 07:00

Понравился наш сайт? Присоединяйтесь или подпишитесь (на почту будут приходить уведомления о новых темах) на наш канал в МирТесен!

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.

Напряжение на конденсаторе фильтра

Таким током можно варить. Еще больше улучшить характеристики сварочного аппарата можно, дополнив схему дросселем (рис. ниже).

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.

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.

Процесс сварки характеризуется резкими скачками тока, что с учетом индуктивности дросселя даст выбросы напряжения на конденсаторе в несколько раз больше. Поэтому конденсаторы выпрямителя сварочного аппарата должны быть на рабочее напряжение не менее 250 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.

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.

После сборки конструкции аппарата своими руками ее необходимо испытать. Испытывают сварочный выпрямитель путем пробной сварки. Необходимо обращать внимание на зажигание дуги, ее стабильность, качество сварного шва. В случае необходимости нужно отрегулировать зазор в дросселе фильтра выпрямителя.

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.

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.

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