Выпрямитель для сварочного инвертора

Чтобы правильно выбрать оборудование для выполнения сварочных работ, необходимо знать устройство конструкции и принцип работы сварочного инвертора. Если хорошо разбираться в таких вопросах, можно не только эффективно использовать, но и самостоятельно ремонтировать инверторные устройства.

Инверторные сварочные аппараты производства Италии

На современном рынке предлагается множество моделей инверторов, что позволяет мастерам подобрать оборудование в соответствии со своими потребностями и финансовыми возможностями. При желании сэкономить можно изготовить инверторный сварочный аппарат своими руками.

Как работает инверторный сварочный аппарат

Принцип действия инверторного аппарата во многом схож с работой импульсного блока питания. И в инверторе, и в импульсном блоке питания энергия трансформируется похожим образом.

Процесс преобразования электрической энергии в сварочном аппарате инверторного типа можно описать так.

• Переменный ток с напряжением 220 Вольт, протекающий в обычной электрической сети, преобразуется в постоянный.
• Полученный постоянный ток при помощи специального блока электрической схемы инвертора опять преобразуется в переменный, но обладающий очень высокой частотой.
• Понижается напряжение высокочастотного переменного тока, что значительно увеличивает его силу.
• Сформированный электрический ток, обладающий высокой частотой, значительной силой и низким напряжением, преобразуется в постоянный, на котором и выполняется сварка.

Принцип работы сварочного инвертора

Основным типом сварочных аппаратов, которые использовались ранее, были трансформаторные устройства, повышавшие сварочный ток за счет уменьшения значения напряжения. Самыми серьезными недостатками такого оборудования, которое активно используется и сегодня, являются низкий КПД (так как в них большое количество потребляемой электрической энергии тратится на нагрев железа), большие габариты и вес.

Изобретение инверторов, в которых сила сварочного тока регулируется совершенно по иному принципу, позволило значительно уменьшить размеры сварочных аппаратов, а также снизить их вес. Эффективно регулировать сварочный ток в таких аппаратах становится возможным благодаря его высокой частоте. Чем выше частота тока, который формирует инвертор, тем меньшими могут быть габариты оборудования.

Одна из основных задач, которую решает любой инвертор, – это увеличение частоты стандартного электрического тока. Возможно это благодаря использованию транзисторов, которые переключаются с частотой 60–80 Гц. Однако, как известно, на транзисторы можно подавать только постоянный ток, в то время как в обычной электрической сети он переменный и имеет частоту 50 Гц. Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, в инверторных аппаратах устанавливают выпрямитель, собранный на основе диодного моста.

После транзисторного блока, в котором формируется переменный ток с высокой частотой, в сварочных инверторах расположен трансформатор, который понижает напряжение и, соответственно, увеличивает силу тока. Для регулировки напряжения и тока, имеющих высокую частоту, требуются менее габаритные трансформаторы (при этом по своей мощности они не уступают более крупным аналогам).

Сварочный инвертор без защитного кожуха

Элементы электрической схемы инверторных устройств

Устройство сварочного инвертора составляют следующие базовые элементы:

• выпрямитель переменного тока, поступающего из обычной электрической сети;
• инверторный блок, собранный на основе высокочастотных транзисторов (такой блок и является генератором высокочастотных импульсов);
• трансформатор, который понижает высокочастотное напряжение и увеличивает высокочастотный ток;
• выпрямитель переменного высокочастотного тока;
• рабочий шунт;
• электронный блок, отвечающий за управление инвертором.

Какими бы характеристиками ни обладала определенная модель инверторного аппарата, принцип его действия, основанный на использовании высокочастотного импульсного преобразователя, остается неизменным.

Пример принципиальной схемы инвертора (нажмите для увеличения)

Выпрямительный и инверторный блоки оборудования в процессе своей работы сильно нагреваются, поэтому их устанавливают на радиаторы, активно отводящие тепло. Кроме того, для защиты выпрямительного блока от перегрева используется специальный термодатчик, отключающий его электропитание при достижении им температуры 90 градусов.

Инверторный блок, являющийся, по сути, генератором высокочастотных импульсов большой мощности, собирается на основе транзисторов, соединяемых по типу «косого моста». Высокочастотные электрические импульсы, формирующиеся в таком генераторе, поступают на трансформатор, необходимый для того, чтобы понизить значение их напряжения.

Наиболее распространенными трансформаторами, используемыми для оснащения сварочных инверторов, являются устройства со следующими характеристиками: первичная обмотка – 100 витков провода марки ПЭВ (толщина 0,3 мм); 1-я вторичная обмотка – 15 витков из медной проволоки диаметром 1 мм; 2-я и 3-я вторичные обмотки – 20 витков медного провода диаметром 0,35 мм. Все обмотки тщательно изолируются друг от друга, а места их выхода защищаются и запаиваются.

Внутреннее устройство сварочного инвертора

На выходной выпрямитель сварочного инвертора поступает ток, обладающий высокой частотой. С преобразованием такого тока в постоянный простые диоды не справятся. Именно поэтому основу выпрямителя составляют мощные диоды, обладающие большой скоростью открывания и закрывания. Чтобы предотвратить перегревание диодного блока, его размещают на специальном радиаторе.

Обязательным элементом любого сварочного инвертора является резистор высокой мощности, обеспечивающий устройству мягкий пуск. Необходимость использования такого резистора объясняется тем, что при включении питания на оборудование подается мощный электрический импульс, который может стать причиной выхода из строя диодов выпрямительного блока. Чтобы этого не произошло, ток подается через резистор на электролитические конденсаторы, которые начинают заряжаться. При достижении конденсаторами полного заряда и перехода устройства в штатный режим работы замыкаются контакты электромагнитного реле и ток начинает поступать на диоды выпрямителя, уже минуя резистор.

Выходные дроссели на плате сварочного инвертора

Инверторы благодаря своим техническим характеристикам позволяют выполнять регулировку сварочного тока в широком диапазоне – от 30 до 200 А.

Работой всех элементов такого сварочного аппарата, отличающегося компактными габаритами, небольшим весом и высокой мощностью, управляет специальный ШИМ-контроллер. Электрические сигналы поступают на контроллер от операционного усилителя, питающегося выходным током самого инвертора. На основе характеристик этих сигналов котроллер формирует корректирующие выходные сигналы, которые могут подаваться на диоды выпрямителя и транзисторы инверторного блока – генератора высокочастотных электрических импульсов.

Кроме основных, современные сварочные инверторы обладают еще целым перечнем полезных дополнительных опций. К таким характеристикам, которые значительно облегчают работу с устройством и дают возможность получать качественные, надежные и красивые сварные соединения, следует отнести форсирование сварочной дуги (быстрый розжиг), антизалипание электрода, плавную регулировку сварочного тока, наличие системы защиты от возникающих перегрузок.

Монтажная плата с основными элементами инвертора

Целесообразность использования инверторов и их основные недостатки

Широкое применение сварочных инверторов объясняется целым рядом весомых преимуществ, которыми они обладают.

• Устройства данного типа отличаются высокой мощностью и производительностью.
• Сварной шов, формируемый с использованием инверторов, характеризуется высоким качеством и надежностью.
• Наряду с высокой мощностью, устройства данного типа отличаются компактными размерами и небольшим весом, что дает возможность легко переносить их в то место, где будут выполняться сварочные работы.
• Сварочные инверторы обладают большим КПД (порядка 90%), потребляемая электрическая энергия используется в них эффективнее, чем в трансформаторах.
• Благодаря высокому КПД такие аппараты отличаются экономичным расходованием потребляемой электроэнергии.
• В процессе выполнения сварочных работ с помощью инвертора расплавленный металл разбрызгивается незначительно, что отражается на более рациональном потреблении расходных материалов.
• Инверторы обеспечивают возможность плавной регулировки сварочного тока.
• Благодаря наличию в таких устройствах дополнительных опций уровень квалификации сварщика почти не влияет на качество выполнения работ.
• Широкая универсальность инверторов упраздняет вопрос о том, какой аппарат выбрать для выполнения сварки по различным технологиям.

Инверторные устройства выбирают в том случае, когда нужен аппарат, характеристики которого обеспечивают высокую стабильность горения сварочной дуги в любой ситуации. При использовании инверторов не возникает вопрос и о том, какой электрод выбрать для выполнения сварочных работ, так как с помощью этого оборудования можно варить металл электродами любого типа.

Конечно, недостатки у инверторов тоже есть, но их не так много. Сюда следует отнести достаточно высокую стоимость таких устройств, по сравнению с обычными сварочными трансформаторами. Дороги такие устройства и в ремонте, который чаще всего связан с необходимостью замены мощных транзисторов (их стоимость может составлять до 60% цены всего аппарата).

Очень чувствительны инверторы к негативным внешним факторам – пыли, грязи, осадкам и морозу. Если для работ в полевых условиях вам нужен именно инвертор, придется сооружать для него закрытую и отапливаемую площадку.

Время чтения: 7 минут

Сейчас в магазинах можно найти сварочник на любой вкус и кошелек. Производители предлагают купить сварочные трансформаторы, инверторы, полуавтоматы и, конечно, выпрямители. Начинающий сварщик сталкивается с рядом трудностей при выборе своего первого сварочного аппарата, поскольку не может разобраться в таком большом ассортименте. Мы уже рассказали вам про инверторы, трансформаторы и полуавтоматы. Настало время поговорить про выпрямители.

Из этой статьи вы узнаете, что представляет собой сварочный аппарат выпрямитель, каков принцип его работы и какие плюсы/минусы есть у данного типа аппарата. Вы также узнаете о некоторых особенностях применения выпрямителя.

Общая информация

Выпрямитель для сварки — это один из классических типов сварочного оборудования наравне с трансформатором. Он применяется уже ни одно десятилетие и сумел в полной мере раскрыть все свои достоинства и недостатки. Основная функция выпрямителя — преобразование переменного тока в постоянный, чтобы использовать его для поджига дуги и дальнейшего формирования шва.

Стандартный выпрямитель для ММА сварки (ручная дуговая сварка с использованием электрода с покрытием) состоит из силовой части (чаще всего трансформатора), выпрямительного блока, а также из компонентов, выполняющих роль защиты, запуска и регулировки аппарата.

Это простейшее описание, по которому можно понять устройство сварочного выпрямителя. Конечно, на деле все гораздо сложнее. Каждый компонент, будь то силовой трансформатор или выпрямительный блок, состоит из множества дополнительных элементов.

Но, несмотря на кажущуюся сложность устройства аппарата, он все еще гораздо надежнее инвертора или полуавтомата. А все потому, что в его основе не используются электронные компоненты. А ведь именно они чаще всего выходят из строя, если вы используете инвертор. Феноменальная надежность — это основное достоинство выпрямителя по сравнению с другими аппаратами (не считая сварочного трансформатора).

При желании можно собрать сварочный выпрямитель своими руками в домашних условиях. Конечно, если вы обладаете достаточными навыками. Тем более, схема сварочного выпрямителя есть в открытом доступе и ее несложно найти при необходимости.

Существует много разновидностей сварочных выпрямителей. Основные отличия заключаются в их силовой части. В продаже есть выпрямители на основе трансформатора, с дросселем, с тиристорами, с транзисторами и даже есть инверторный выпрямитель. У каждого типа есть свои достоинства и недостатки, но на деле больших отличий при использовании вы не заметите. Так что выбирайте аппарат исходя из технических характеристик и стоимости.

Принцип работы

Принцип работы сварочного выпрямителя можно описать довольно просто. Сначала аппарат понижает получаемое напряжение сети 380В до параметра напряжения холостого хода. Затем он преобразовывает переменный ток в постоянный. И в конечном итоге производится регулировка сварочного тока. Можно приступать к сварке.

В этом смысле трансформаторы и выпрямители очень похожи. Отличие заключается в типе получаемого тока: трансформатор использует для сварки переменный ток, а выпрямитель — постоянный.

В остальном оба аппарата похожи. При этом варить на постоянном токе гораздо проще, чем на переменном. Поэтому трансформатор — это тот же выпрямитель, только еще более сложный в применении.

Достоинства и недостатки

Преимущества сварочных аппаратов-выпрямителей в основном заключаются в большой надежности агрегата. Аппарат может использовать практически в любых условиях, даже если вокруг грязь, пыль и прочие «недруги», способные на раз-два уничтожить инвертор. Также с помощью выпрямителя можно выполнять сложные сварочные работы. Например, варить нержавеющую сталь или цветной металл.

При умелом поджиге дуга горит очень стабильно и позволяет вести аккуратный шов. Также выпрямитель можно использовать для большинства ходовых сварочных технологий, начиная от MMA, заканчивая TIG, MIG, MAG технологиями. Еще один немаловажный плюс — это возможность организации сразу нескольких сварочных постов от одного аппарата. Это значит, что вы сразу несколько человек могут варить, используя один лишь выпрямитель. Такой аппарат называется выпрямитель сварочный многопостовой и применяется на производстве.

Еще один минус — это высокая стоимость комплекта оборудования. Сам выпрямитель стоит не очень дорого, а вот сопутствующее ему оборудование может оказаться не по карману. Впрочем, об этом мы подробнее рассказываем далее. Также учитывайте, что выпрямитель потребляет очень много электроэнергии, и вы можете быть не готовы к большим счетам.

Последний минус, который можно назвать одновременно плюсом — это необходимость высокой квалификации для формирования качественного шва. Если вы новичок, то будьте готовы к годам постоянной практики. С другой стороны, если вы научитесь варить выпрямителем, то после него сможете варить чем угодно. И это несомненное достоинство.

Особенности использования

Первое, на что нужно обратить внимание, если вы хотите использовать выпрямитель в быту — это напряжение вашей электросети. Вряд ли оно превышает 220В, а зачастую цифра даже меньше. Конечно, в продаже существуют аппараты, способные работать от напряжения 220В, но они встречаются редко. Большинство выпрямителей требуют 380В для полноценной работы. Такую электросеть еще называют промышленной трехфазной. Чтобы решить эту проблему, необходимо использовать генератор, выдающий 380В.

Отсюда вытекает главный недостаток выпрямителя. Это мощный аппарат, дающий вам множество возможностей, который при этом стоит не очень дорого. Но для его работы придется докупать недешевый генератор и каждый раз возиться с подключением. Именно по этой причине многие новички предпочитают купить маломощный инвертор и включить его в розетку, вместо того, чтобы мучиться с трансформатором или выпрямителем.

Также учитывайте, что для стабильной работы недостаточно просто подключить выпрямитель к 380В и приступить к работе. Выпрямитель (как и трансформатор) очень требователен к самой электросети. Она должна быть не просто стабильна, но и иметь запас по мощности. Это необходимо для поджига дуги и ее стабильного горения.

Также учитывайте, что с выпрямителем не так просто поджечь дугу, даже если с напряжением в сети все отлично. Здесь важно иметь навык или просто много практиковаться. Выпрямитель не оснащен дополнительным функционалом вроде форсажа дуги или горячего старта. Так что вам придется поджигать дугу, опираясь на свой опыт и навыки.

Несмотря на все трудности, выпрямитель — это очень стабильный и надежный аппарат. Он без проблем переносит небрежное хранение и регулярную работу. В том числе при атмосферных осадках (хотя мы не рекомендуем производить сварку при плохих погодных условиях).

Вместо заключения

Сварочный выпрямитель назначение которого — сварка сложных металлоконструкций, может понадобиться вам не только в профессиональной сварке, но и при работе в гараже или при изучении навыков сварочного дела. Он не так прост, как инвертор, зато лишен недостатков, присущих трансформаторам. Выпрямители очень громоздкие, но современные модели часто оснащаются колесами, так что аппарат можно перевозить на небольшие расстояния.

Конструктив выпрямителя так же прост, как и у трансформатора, так что его можно без проблем починить в домашних условиях. При этом ремонт не ударит по кошельку. А при наличии определенных навыков, можно своими руками модифицировать аппарат, сделав его применение более эффективным и удобным. Оставляйте свои комментарии, делитесь мнением и опытом. Это будет полезно для многих новичков. Желаем удачи в работе!

05.02.2015, 13:41

Диагностика сварочного аппарата ВД-503Д УЗ
Здравствуйте! Помогите пожалуйста определить в каком месте неисправность сварочного аппарата по.

Ремонт сварочного инвертора (ims 1700)
Умер со спецэффектами. Завезли в ремонт — заменили силовой блочок и заломили почти 80 проц.

в чем особенность магнитной цепи сварочного трансформатора?
кто знает в чем же заключается особенность магнитной цепи сварочного трансформатора по сравнению с.

3D моделирование сварочного аппарата ИИСТ160 в КОМПАС 3D v12
Сделал пост в этой теме. Извините если не в тему. Всегда интересовал вопрос. А каким образом.

Ошибка в программе расчета изотермы сварочного процесса
Здравствуйте. Подскажите пожалуйста, что не так в участке кода с 79 по 88 строки? Массив чисел yma.

05.02.2015, 15:24 2 05.02.2015, 16:07 [ТС] 3

Так как никто не знает или не хочет делиться знаниями, попробую выдвинуть собственное предположение. Цикл 1: Трансформатор из клеммы out+ начинает вытягивать электроны и перемещать их в сторону out-, по пути возбуждая катушку. Одновременно происходит зарядка конденсатора с21 с накоплением избытка е на нижней обкладке (по рисунку). Цикл 2: в трансформаторе меняется направление тока и начинает разряжать конденсатор с21, а одновременно возбуждённая катушка продолжает, из-за запаздывания (индуктивности), "вытягивать" е из out+ через диоды D27 и D28 передавая их на out-. Т.к. направление тока в этот момент в обмотке трансформатора противоположно пропусканию диодов 27, то высасывание идет именно через 27 и 28. Возможно частично е с21 тоже идут к out-. Конденсаторы с24 и 25 возможно предназначены для сглаживания. Что означают вилы с тремя зубьями я не знаю. Если кто подскажет, буду рад.

Добавлено через 4 минуты
OldFedor, извеняюсь, не успел прочитать ваш ответ прежде чем сам не написал. Так как, долго думая над механизмом печатал пост очень долго. Т.е. я примерно правильно описал? В этом устройстве (STTH3003CW) по 2 диода по 15 ампер каждый. И каждое устройство называется диодом. Поэтому шесть.