Выпрямители - постоянный ток для качественной сварки

Содержание:

1. 1. Особенности устройства
2. 2. Типы выпрямителей

Долгое время использование переменного тока в сварочном процессе было единственно возможным вариантом. Но нестабильность сварочной дуги и низкое качество сварного шва служили причиной для поиска новых решений. С развитием полупроводниковых технологий такие решения были найдены. Применяя в сварочных аппаратах диодные элементы, удалось получить постоянный ток для сварочной дуги. Такие аппараты назвали выпрямителями.

Особенности устройства

Выпрямитель преобразует переменный ток сети в постоянный, тем самым улучшая свойства электрической дуги. Устройством он схож с трансформатором, но имеет дополнительный выпрямительный блок. Переменный ток сети высокого напряжения (220 вольт) поступает на трансформатор, где преобразуется в переменный ток более низкого напряжения, затем попадает в выпрямительный блок. Последний состоит из соединенных по мостовой схеме полупроводников, чаще всего диодов (неуправляемые вентильные элементы), пропускающих ток только в одном направлении. Мостовая схема имеет трехфазную или шестифазную форму. Во втором случае дополнительно используется реактор уравнивания, представляющий собой разнесенные вторичные трансформаторные обмотки, расположенные в виде двух звезд.

Полупроводниковые элементы могут изготавливаться из селена или кремния. Селеновые характеризуются низким коэффициентом полезного действия и большой устойчивостью к перегрузкам. Кремниевые проводники обладают большим, чем селеновые, коэффициентом полезного действия, но склонны к перегреву. Потому аппараты с блоками выпрямления из кремниевых полупроводников должны оснащаться вентиляторами.

Кроме диодов могут использоваться тиристоры, являющиеся управляемыми вентильными элементами. Чаще всего они имеют кремниевую природу и регулируются специальными блоками открывания. Такой вид полупроводников устанавливается в большинстве своем на мощных профессиональных выпрямителях. Регулировка тока с применением тиристорных полупроводников производится блоком импульсного управления за счет временного сдвига управляющих импульсов тиристоров. Варьирование времени импульсной подачи приводит к открытию разных ветвей шестифазного мостового соединения, тем самым регулируя характеристики тока.

Все полупроводниковые элементы работают при определенных токовых и температурных показателях. Оптимальный температурный режим обеспечивается наличием вентиляторов, системы контроля перегрузок, контрольными предохранителями и термостатами.

Определенные характеристики тока достигаются электромеханической или электрической регулировкой. Электромеханическая производится в силовом трансформаторе до поступления тока в выпрямительный блок. Механическая регулировка осуществляется непосредственно в блоке выпрямления, либо после него, включением в цепь последовательно соединенных транзисторов.

Остаточная пульсация выпрямленного тока на выходе сглаживается дросселем, что еще в большей мере стабилизирует дугу.

Типы выпрямителей

В зависимости от полученных внешних вольтамперных характеристик подразделяют сварочные выпрямители с крутопадающими, пологопадающими, жесткими характеристиками и универсальные модели, имеющие все эти варианты.

Встречаются однофазные аппараты, но чаще всего выпрямители представлены трехфазными моделями для работы с промышленным напряжением 380 вольт и выше. Существуют модели выпрямителей, работающие только с постоянным током, но есть и универсалы, способные к смене постоянного и переменного тока. Возможность сварки обратной полярности при постоянном токе позволяет работать с алюминием и подобными ему по свойствам металлами. Титан, никель, медь и их сплавы свариваются только постоянным током.

Электрическая дуга выпрямителя намного стабильнее, чем у трансформатора за счет отсутствия нулевых показателей тока. Это позволяет в большей степени контролировать ее и дает лучшее качество шва. Дуга постоянного тока обеспечивает глубокий провар, отсутствие трещин и каверн в шовном металле, его однородность.

Низкий уровень разбрызгивания расплавленного металла сокращает затраты времени на очистку от шлака, шлифовку шва и прилегающих к нему поверхностей и уменьшает потери металла в виде брызг. Улучшение качества шва достигается не только за счет добавочных химических примесей электродной обмазки, но и из-за меньшего процента присутствия в сварной ванне электродного металла, что снижает объем окалины. Выпрямители обладают более высоким, чем трансформаторы коэффициентом полезного действия.

В качестве недостатков этого типа сварочных аппаратов можно отметить их большой вес и высокую чувствительность к перепадам сетевого напряжения. Также они имеют большую цену, чем трансформаторные модели.

Постоянный ток предоставляет возможность работать с любыми видами электродов и существенно расширяет номенклатуру доступных к сварке металлов. Различные вариации полярности переменного и постоянного токов делают возможным сваривание высоко- и низколегированных сталей, листового металла, «нержавейки», практически всех видов чугуна, алюминия, титана, никеля, меди и их сплавов, а так же многих других цветных металлов.