Как выбрать диодный мост для сварочного аппарата — разбираем во всех подробностях

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

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

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.

Какие типы устройства используются в сварочном оборудовании?

Сегмент элементов для технологического оборудования – сварочные силовые диоды представлены разнообразными вариантами, которые имеют уникальные характеристики и принципиальные значения для выполнения действия. Ниже приведём подробную спецификацию диодов для сварочного оборудования.

Название	Целевое предназначение
Светодиоды	Специальный полупроводник, формирующий в контуре условное оптическое излучение в процессе прохождения действующего электрического тока.
Выпрямительные	Внутренне сопротивление данных компонентов не имеют какого-либо сопротивления (внутренний вид).  Величина сопротивления будет зависеть непосредственно от напряжения, подаваемого на диод.
ИК диод	Используется для оборудования технологической части сварки, в котором предусмотрено дистанционное управление работой сварочной техники.
Фотодиоды	Основной принцип функционирования и прямой работы компонента заключается в преобразовании светового потока в электрический тип.
Стабилитрон	Такой вариант используется для постоянного источника снабжения током.  Основное функциональное предназначение – пороговое, то есть, достижение определённого значения напряжения для аппарата. Есть подкатегория стабисторы, которые предназначены для малых мощностей и напряжений.
Варикапы (ёмкостные диодные комплексы)	Принцип действия диода для сварочного инвертора аналогичен конденсаторному устройству. Принцип эффективной части работы заключается в обратном варианте напряжения, при котором изменяется барьерная составляющая ёмкостных характеристик.
Диоды категории Шотки	Для этих типов диодов характерно малое падение напряжения и очень высокая скорость, которые не накапливают и на рассасывают основные характеристики накопителей.  В конструктивной части такие диоды имеют вид пластин, которые покрыты специальной высокоомной эпитаксиальной формовочной плёнкой. Основным материалом и компонентом служит кремниевая основа. Компоненты диода Шотки используется, как правило, в переключательных схемах.
Тиристоры	Используется два вида и технологического состояния – открытый или закрытый. Для закрытого варианта приемлема низкая проводимость, в то время как для открытого способа высокая категория полупроводниковой проводимости.  Функциональное значение диодного моста сварочного инвертора заключается в динамичном режиме постоянного перехода из одного состояния в другое, причём под воздействием основного сигнала.
Иммисторы	Имеют параллельный вариант подключения, в котором используется два тиристора. Такой вариант используется для аппаратов с переменным источником напряжения.

Главным критерием для всех типов диодных конструкций является значение силы тока. Согласно вышеописанной системе, предусмотрено разделение на такие виды диодов, вне зависимости от названия:

• Малая мощность, с показателем до 3*102 ma;
• Средний параметр мощности – 3*102 ma – 10А;
• Максимальный показатель – от 10 Ампер.

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.

На заметку! Расчеты для изготовления трансформаторов осуществляются по единой методике, поэтому данная задача не представляет трудностей даже для малоопытного сварщика со школьными знаниями электричества.

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.

Оно может происходить при касании проволоки о металл без зажигания дуги. Если в это время на конденсаторе нет сопротивления, он мгновенно разрядится, произойдет щелчок, электрод разрушится или прилипнет к металлу.

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.

Конструктивные особенности диодных мостов для сварочного оборудования

Заводские условия производства производственной аппаратуры предусматривают функциональное изготовление диодного моста для сварочного аппарата, которые подразделяются на точечный или плоскостной вариант применения.

В таблице, приведённой свыше можно отметить, что схема сварочного диодного моста также зависит от того, какой основной материал используется в технологии производства оборудования, в частности:

• Германий;
• Кремний;
• Арсенид Галия;
• Фосфид Индия.

Диоды для сварочного полуавтомата

Предназначение функционального типа монтажа сварочных диодов трансформатора своими руками предусматривает реализацию таких принципиальных схем и характеристик работы устройства промышленного оборудования с использованием диодных компонентов:

• Выпрямительный тип применения;
• Импульсивное устройство;
• Универсальный вариант исполнения;
• Варикап;
• Устройство с использованием стабилитрона;
• Стабисторная технология;
• Туннельный тип моста;
• Обращённое возвратное исполнение;
• Лавинно-пролётный диодный комплекс;
• Тиристоры;
• Фотодиодная система;
• Точные светодиоды;
• Оптроны.

Сборка конструкции осуществляется при наличии четырёх компонентов мощных сварочных диодов, которые имеют функциональный тип пропускать ток за определённый полупериод. Главная сущность любого диодного комплекса, это нормальное преобразование переменного тока входящего варианта исполнения в пульсирующую категорию.

Главная схематическая часть подключения диодов для сварочного аппарата ДЛ-132-80-10 заключается в следующем:

• Два компонента расположены в общей схеме по последовательному принципу подсоединения, и имеют равную направленность друг к другу;
• Два оставшихся компонента также подключены по последовательному варианту соединения, но направленность идёт друг от друга (то есть противоположный тип исполнения).

Первые два типа диодов осуществляют только положительную функцию переменного тока, а оставшиеся два типа – отрицательные компоненты, делая соответствующую обрезку.

Почему необходимо осуществлять доработку сварочного оборудования?

Как правило, диоды используют только в том случае, если необходимо осуществить какую-то доработку оборудования, при этом основными причинами переработки технологического оборудования являются:

• Явные перебои в сети с напряжением. Аппараты с низкими характеристиками ,могут вообще не запуститься по причине сбоя напряжения в сети;
• Диодный мост поможет улучшить качество сварного шва;
• Можно упростить сложную задачу эффективного «зажжения» дуги при существующем номинальном или имеющемся минимальном типе напряжения;
• Можно увеличить тепловые характеристики режима работы при долгосрочной эксплуатации сварочного оборудования;
• Диодный мост улучшает параметры создания определённой степени электрической дуги.

Используя обычную схему диодного моста, вы добьётесь резкого снижения выпрямительного варианта напряжения, которое зависит, прежде всего, от повышенного режима тока нагрузки в момент запуска имеющейся дуги, тем самым будут затруднены сварочные работы.

Схема сварочного аппарата с диодным мостом

Проблему можно решить одним из способов – применяем электролитический конденсатор больших значений ёмкостных характеристик или производим полную замену принципиальной схемы устройства.

Лучшим вариантом для сборки является применение технологий по категориям диодов Д161 или В200. Даже если они имеют разные параметры проводимости монтаж можно производить без способа крепления при помощи шпилек.  Модернизация образцового оборудования допускается только в том случае, если вы знаете принципиальные характеристики устройства и схемы их применения на практике.

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.

Особенности работы

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

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

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

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

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.

Принцип работы тиристора

Детали регулятора подключены как параллельно, так и встречно друг другу. Они постепенно открываются импульсами тока, которые образуются транзисторами vt2 и vt1. При запуске прибора оба тиристора закрыты, С1 и С2 это конденсаторы, они будут заряжаться через резистор r7. В тот момент, как напряжение какого-либо из конденсаторов достигнет напряжения лавинной пробивки транзистора, тот открывается, и через него и идёт ток разряда, совместного с ним конденсатора. После открытия транзистора открывается соответствующий ему тиристор, он подключит нагрузку в сеть. Затем начинается противоположный по признакам полупериод переменного напряжения, что предполагает закрытие тиристора, затем следует новый цикл подзарядки конденсатора, уже в противоположной полярности. Далее открывается следующий транзистор, но снова подключит нагрузку в сеть.

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.

Установка

При использовании параллельной схемы соединения диодных мостов необходимо учитывать, что все они имеют некоторый разброс по параметрам.

Поэтому при подборе элементов необходимо делать это с некоторым запасом прочности. При соблюдении этого требования для сварочного аппарата можно получить диодный мост более компактный, чем при использовании одиночных диодов.

Диодные сборки позволяют размещать их на одном радиаторе, так как корпусы не находятся под напряжением. Это позволяет монтировать их в любом месте, и даже снаружи.

В зависимости от требуемого сварочного тока для выпрямителя могут потребоваться от 3 до 5 диодных сборок. Для лучшей теплоотдачи диодные мосты устанавливаются на радиатор через теплопроводящую пасту.

К контактам проводники рекомендуется подсоединяться пайкой, в противном случае могут быть потери мощности в месте контакта и его сильный нагрев.

Как сделать дроссель самостоятельно?

Вполне реальным является самостоятельное изготовление дросселя в домашних условиях. Это имеет место при наличии прямой катушки с достаточным количеством витков нужного шнура. Внутри катушки проводятся прямые пластинки из металла от трансформатора. Путём выбора толщины этих пластинок, есть возможность выбора стартового реактивного сопротивления.

Рассмотрим конкретный пример. Дроссель с катушкой с 400 витками и шнура диаметром 1,5 мм, заполняется пластинками с сечением 4,5 квадратных сантиметров. Длина катушки и провода должна быть одинакова. В результате трансформаторный ток 120 А уменьшится наполовину. Такой дроссель изготавливается с сопротивлением, которое можно изменять. Чтобы провести такую операцию, необходимо замерить углубление прохождения стержня сердечника внутрь катушки. С отсутствием этого инструмента, катушка будет иметь не значительное сопротивление, но если стержень будет введён в неё, сопротивление повысится до максимума.

Дроссель, который наматывается правильным шнуром, не будет перегреваться, но, возможно, сердечник будет отличаться сильной вибрацией. Это учитывается при стяжке и крепеже железных пластин.

Эксплуатация балластного соединения

Показатель балластного сопротивления регулирующего аппарата находится на уровне 0,001 Ом. Он подбирается путём эксперимента. Непосредственно для получения сопротивления, преимущественно используется сопротивление проволоки больших мощностей, их применяют в троллейбусах или на подъёмниках.

Уменьшить сварочное напряжение высокой частоты, можно даже используя стальную пружину для двери.

Такое сопротивление включается стационарно или по-другому, чтобы в будущем была возможность с легкостью отрегулировать показатели. Один край этого сопротивления подключается к выходу конструкции трансформатора, другой обеспечивается специальным инструментом для зажима, который сможет перекидываться по всей длине спирали, что позволит выбрать нужную силу напряжения. Основная часть резисторов с использованием проволоки большой мощности, производится в виде открытой спирали. Она монтируется на конструкцию в длину полметра. Таким образом, спираль делается также из проволоки ТЭНа. Когда резисторы, изготовленные из магнитного сплава скооперировать со спиралью или любой деталью из стали, в процессе работы прохождения тока с высокими показателями, она начнёт заметно дрожать. Такой зависимостью спираль обладает только до того момента, пока она не растянется.

Схемы моделей ММА-200 и ММА-250

Большое распространение получили модели ММА-200 и ММА-250. Эти инверторы практически идентичны, разница заключается лишь в нижеприведенных моментах:

1. Схема сварочного инвертора ММА 250 предусматривает наличие в выходном каскаде по 3 резистора полевого типа. Все ни подключены параллельно. Схема сварочного инвертора ММА 200 указывает лишь на наличие двух резисторов.
2. У новой версии три импульсных трансформатора, в то время как у старой только два.

Основная схема обеих моделей практически полностью идентична.

Схема инвертора ММА-200

Изготовление инвертора

Перед началом изготовления высокочастотного трансформатора для инвертора нужно изготовить гетинаксовую плату, руководствуясь схемой 2. Трансформатор выполнен на магнитопроводе типа «Ш20х28 2000 НМ» с рабочей частотой 41 кГц. Для его намотки (I обмотки) необходимо использовать медную жесть толщиной 0,3..0,45 мм и шириной 35..45 мм (ширина зависит от каркаса). Нужно сделать:

1. 12 витков (площадь поперечного сечения (S) около 10..12 кв. мм.).
2. 4 витка для вторичной обмотки (S = 30 кв. мм.).

Высокочастотный трансформатор нельзя мотать обыкновенным проводом из-за возникновения скин-эффекта. Скин-эффект — способность высокочастотных токов вытесняться на поверхность проводника, тем самым нагревая его. Вторичные обмотки следует разделить пленкой из фторопласта. Кроме того, трансформатор должен нормально охлаждаться.

Дроссель выполнен на магнитопроводе типа «Ш20×28» из феррита 2000 НМ с S не менее 25 кв. мм.

Трансформатор тока выполняется на двух кольцах типа «К30×18×7» и мотается медным проводом. Обмотка l продевается через кольцевую часть, а II обмотка состоит из 85 витков (d = 0,5 мм).

Схема 2 — Схема инверторного сварочного аппарата своими руками (инвертор).

После успешного изготовления высокочастотного трансформатора нужно осуществить монтаж радиоэлементов на печатной плате. Перед пайкой обработать оловом медные дорожки, детали не перегревать. Перечень элементов инвертора:

• ШИМ — контроллер: UC3845.
• MOSFET-транзистор VT1: IRF120.
• VD1: 1N4148.
• VD2, VD3: 1N5819.
• VD4: 1N4739A на 9 В.
• VD5-VD7: 1N4007.
• Два диодных моста VD8: KBPC3510.
• C1: 22 н.
• C2, C4, C8: 0,1 мкФ.
• C3: 4,7 н и C5: 2,2 н, C15, С16, С17, C18: 6,8 н (только использовать К78−2 или СВВ- 81).
• C6: 22 мк, С7: 200 мк, С9-С12: 3000 мк 400 В, C13, C21: 10 мк, C20, C22: 47мк на 25 В.
• R1, R2: 33k, R4: 510, R5: 1,3 k, R7: 150, R8: 1 на 1 Вт, R9: 2 M, R10: 1,5 k, R11: 25 на 40 Вт, R12, R13, R50, R54: 1 к, R14, R15: 1,5 k, R17, R51: 10, R24, R25: 30 на 20Вт, R26: 2,2 к, R27, R28: 5 на 5Вт, R36, R46-R48, R52, R42-R44 — 5, R45, R53 — 1,5.
• R3: 2,2 k и 10 к.
• К1 на 12 В и 40А , К2 — РЭС-49 (1).
• Q6-Q11: IRG4PC50W.
• Шесть MOSFET-транзисторов IRF5305.
• D2 и D3: 1N5819.
• VD17 и VD18: VS-HFA30PA60CPBF; VD19-VD22: VS-HFA30PA60CPBF.
• Двенадцать стабилитронов: 1N4744A.
• Две оптопары: HCPL-3120.
• Катушка индуктивности: 35 мк.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...