Сварочные выпрямители устройство и принцип работы

Назначение и виды сварочных выпрямителей. Описание принципа их действия: для понижения напряжения сети до напряжения холостого тока сварки, преобразования переменного тока в постоянный, регулировки сварочного тока и создания управляемого процесса.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 20.12.2016
Размер файла 15,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Принцип работы и принцип действия сварочного выпрямителя

Назначение сварочного выпрямителя состоит в преобразовании переменного тока сети (однофазной или трехфазной) с частотой 50Гц и напряжением 220/380в на постоянный ток, питающий сварочную дугу между электродом и свариваемой деталью.

Принцип действия сварочного выпрямителя любого типа, а существует много различных схем, как преобразования, так и управления процессом преобразования тока. Принцип работы сварочного выпрямителя можно разделить на три части: сварка выпрямитель ток напряжение

· понижение напряжения сети до напряжения холостого тока сварки;

· преобразование переменного тока в постоянный;

· регулировка сварочного тока, для создания управляемого процесса.

Понижение напряжения сети до напряжения холостого происходит в силовом трансформаторе низкочастотных устройств или в импульсном высокочастотном трансформаторе у выпрямителей с двойным преобразованием тока (инверторный тип выпрямителей). Силовые трансформаторы рассчитываются исходя из заданных параметров мощности (тока сварки), необходимого времени непрерывной работы и формы магнитопровода (стержневой, тороидальный и др.). Принцип действия сварочного выпрямителя инверторного типа отличается от обычного предварительным преобразованием частоты тока сети от 50Гц до 40-100кГц. Дальнейшее преобразование напряжения не требует массивного силового прибора. Высокочастотный трансформатор импульсного типа имеет минимальные габариты, и выпрямитель-инвертор получает значительные преимущества в габаритах и весе.

Для преобразование переменного тока в постоянный используются выпрямители на диодных схемах. На выходе выпрямителя получается напряжение холостого тока. Оно обычно выше напряжения дуги. Падающая вольтамперная характеристика понижает напряжение при возрастании тока сварки. Это способствует переносу металла электрода на соединяемые детали. Для сглаживания пульсаций используются емкостные фильтры.

Процесс регулировки сварочного тока, для создания управляемого процесса сварки позволяет производить сварочные работы при необходимой величине тока. Подобная регулировка позволяет варить металлические детали разной толщины или с разной скоростью сварки без прожогов металла свариваемых деталей. Высокий ток требует сварки с большей скоростью. Принцип работы сварочного выпрямителя, помимо создания нужного напряжения, основан на возможности плавного регулирования тока сварки с помощью активного переменного сопротивления (обычного реостата).

Сварочный выпрямитель – это аппарат, преобразующий переменный ток сети в постоянный ток для сварки. Сварочный выпрямитель для дуговой сварки, как правило, состоит из силового трансформатора, выпрямительного блока, пускорегулирующей, измерительной и защитной аппаратуры.

Силовой трансформатор преобразует энергию силовой сети в энергию, необходимую для сварки, а также согласует значения напряжений сети с выходным напряжением. В однопостовых выпрямителях используют преимущественно трехфазные трансформаторы, поскольку однофазные одно- и двухполупериодные схемы выпрямления приводят к существенным пульсациям выходного напряжения, которые ухудшают качество сварных соединений.

Регуляторы тока (или регуляторы напряжения) используются для формирования жесткой или падающей внешней характеристики. Они позволяют установить режим сварки и соответствующее значение сварочного тока.

Выпрямительный блок в основном собирают по трехфазной мостовой схеме, реже – по однофазной мостовой двухполупериодного выпрямления. При трехфазной мостовой схеме обеспечивается более равномерная загрузка трехфазной силовой сети и достигаются высокие технико-экономические показатели. В качестве полупроводников применяются селеновые или кремниевые вентили.

2. Виды сварочных выпрямителей

В зависимости от конструкции силовой части сварочные выпрямители подразделяют на следующие виды:

· с дросселем насыщения;

· с транзисторным регулятором;

Сварочные выпрямители также классифицируют по типу формируемых вольт-амперных характеристик.

При механизированной сварке под флюсом или в защитном газе в сварочных аппаратах с саморегулированием дуги используют однопостовые выпрямители с жесткими внешними характеристиками. Обычно в таких выпрямителях применяется трансформатор с нормальным магнитным рассеянием. Возможные способы регулирования сварочного напряжения:

· витковое регулирование – в сварочном выпрямителе с трансформатором с секционированными обмотками;

· магнитное регулирование – в выпрямителе с трансформатором с магнитной коммутацией или дросселем насыщения;

· фазовое регулирование – в тиристорном выпрямителе;

· импульсное регулирование – широтное, частотное и амплитудное регулирование в выпрямителе с транзисторным регулятором и инверторном выпрямителе.

Читайте также:  Станок для производства керамзитоблоков

Наиболее известные выпрямители с жесткими (естественно пологопадающими) внешними характеристиками для механизированной дуговой сварки:

· серий ВС (ВС-200, ВС-300, ВС-400, ВС-500, ВС-600, ВС-632), ВДГ (ВДГ-301, ВДГ-302, ВДГ-303, ВДГ-603) и ВСЖ (ВСЖ-303);

· а также сварочные выпрямители ВС-1000 и ВС-1000-2 для механизированной сварки в аргоне, гелии, углекислом газе, под флюсом.

При ручной дуговой сварке применяют выпрямители с падающими внешними характеристиками. В конструкциях российских аппаратов используют следующие способы формирования характеристик:

· повышение сопротивления трансформатора – в сварочном выпрямителе с трансформатором с подвижными обмотками, с магнитным шунтом либо с разнесенными обмотками;

· применение обратной связи по току – в тиристорном, транзисторном или инверторном выпрямителях.

Наиболее распространенные выпрямители для ручной дуговой сварки: серии ВД (ВД-101, ВД-102, ВД-201, ВД-301, ВД-302, ВД-303, ВД-306, ВД-401), типов ВСС-120-4, ВСС-300-3, а также аппараты ВД-502 и ВКС-500, предназначенные для автоматической сварки под флюсом.

Весьма популярны и универсальные сварочные выпрямители, формирующие как падающие, так и жесткие характеристики. Наиболее известные типы:

· серии ВСК (ВСК-150, ВСК-300, ВСК-500) для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, полуавтоматической и автоматической сварки в защитных газах;

· серий ВСУ (ВСУ-300, ВСУ-500) и ВДУ (ВДУ-504, ВДУ-305, ВДУ-1201, ВДУ-1601) для ручной сварки покрытыми электродами, механизированной сварки плавящейся электродной проволокой под флюсом, в защитных газах, порошковой проволокой.

Сварочные выпрямители с крутопадающими характеристиками и регулируемые трансформатором

Силовая часть выпрямителя состоит из трансформатора и выпрямительного блока с силовыми диодами.

В таких выпрямителях обычно используются трехфазные трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием – с подвижными обмотками или магнитными шунтами.

Режимы сварки регулируются комбинированно: ступенчато за счет переключения обмоток трансформатора со «звезды» на «треугольник» и плавно, например, в результате изменения зазора между обмотками трансформатора.

Силовая часть выпрямителя состоит из трансформатора, выпрямительного блока и сглаживающего дросселя.

За счет дросселя снижается скорость увеличения сварочного тока и его пиковое значение при возбуждении дуги, а также уменьшается разбрызгивание расплавленного металла при сварке плавящимся электродом (проволокой).

В сварочных выпрямителях типа ВС используется ступенчатое регулирование напряжения – переключением числа витков обмоток.

В выпрямителях типа ВСЖ (ВСЖ-303) применяется плавно-ступенчатое регулирование. Плавное регулирование режима сварки осуществляется с помощью трансформатора с магнитной коммутацией (см. рисунок ниже).

Дроссель насыщения применяется в конструкциях выпрямителей, формирующих как падающие, так и жесткие характеристики.

Типичным представителем выпрямителей с дросселем насыщения и крутопадающими внешними характеристиками является сварочный выпрямитель ВД-502.

В нем используются силовой трехфазный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием, несимметричный дроссель насыщения, выполненный на трех отдельных сердечниках с одной обмоткой управления, и выпрямительный блок с трехфазной мостовой схемой. Режим работы выпрямителя настраивается за счет изменения индуктивности дросселя насыщения.

Типичный представитель выпрямителей с дросселем насыщения и жесткими внешними характеристиками – сварочный выпрямитель ВДГ-302.

В нем используется плавно-ступенчатое регулирование вольт-амперных характеристик. Ступенчатое регулирование осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации силового трехфазного трансформатора с нормальным магнитным рассеянием. С помощью пакетно-кулачкового переключателя первичные обмотки трансформатора устанавливаются на три рабочих положения.

Плавное регулирование в пределах каждой ступени выполняется трехфазным симметричным дросселем насыщения, выполненным на шести попарно объединенных ленточных сердечниках. Первая ступень регулирования напряжения соответствует соединению фаз первичной обмотки «треугольником» с применением отводов, вторая ступень регулирования – соединению фаз обмоток «треугольником» без отводов, третья ступень регулирования – соединению фаз обмоток с применением отводов «звездой».

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Выбор схемы выпрямления, основные параметры выпрямителя. Катушка трансформатора с первичной и вторичной обмотками из изолированного провода. Значения тока тиристора в зависимости от номинального выпрямленного тока. Расчёт КПД сварочного выпрямителя.

курсовая работа [282,9 K], добавлен 12.03.2011

Условия получения сварного шва высокого качества. Устройства для регулирования сварочного тока. Сварочные аппараты переменного тока. Сварка батареи отопления из труб. Материал детали и его свойства. Разработка технологического процесса сборки и сварки.

дипломная работа [1,3 M], добавлен 02.11.2009

Выбор и обоснование способов сварки и сварочных материалов, рода тока и полярности. Характеристика основного металла. Описание механизированного сборочно-сварочного приспособления. Расчет режимов для ручной дуговой и механизированной сварки в среде СО2.

курсовая работа [221,6 K], добавлен 20.01.2014

Устройство, виды и принцип действия различных сварочных трансформаторов. Устройство однофазных сварочных трансформаторов для ручной сварки. Трансформаторы для автоматизированной сварки под флюсом. Сварочные генераторы переменного тока повышенной частоты.

курсовая работа [1,9 M], добавлен 25.02.2010

Исследование существующих технологий изготовления трубопроводов. Назначение, описание, техническая характеристика и условия работы трубопровода. Выбор рода тока, источников питания, сборочно-сварочного оборудования. Контроль качества сборки и сварки.

курсовая работа [272,4 K], добавлен 21.02.2016

Основы теории обработки результатов измерений. Влияние корреляции на суммарную погрешность измерения тока косвенным методом, путём прямых измерений напряжения и силы тока. Алгоритм расчёта суммарной погрешности потребляемой мощности переменного тока.

Читайте также:  Как проверить исправность конфорки электроплиты мультиметром

курсовая работа [132,9 K], добавлен 17.03.2015

Технико-экономическое обоснование замены печей переменного тока на постоянный в плавильном цехе. Производственная программа цеха. Анализ технологической схемы выпуска никеля в штейне. Расчет окупаемости изменений, эффективность капитальных вложений.

курсовая работа [265,2 K], добавлен 24.02.2015

Расчет и построение кривых тока протекающих через вентиль в процессе коммутации. Построение характеристик выпрямителя. Выбор вентилей. Расчет индуктивности цепи выпрямительного тока. Силовая схема и временные диаграммы. Система управления выпрямителем.

курсовая работа [827,5 K], добавлен 12.12.2010

Общее описание устройства дуговой электропечи переменного тока. Шихтовые материалы для печей переменного тока. Дуговые печи постоянного тока и их преимущество. Регуляторы электрического режима при плавке в ДСП. Основные тенденции развития дуговых печей.

курсовая работа [325,4 K], добавлен 17.04.2011

Сущность и классификация методов контактной сварки по форме сварного соединения, роду сварочного тока и характеру протекания производственного процесса. Оценка преимуществ и недостатков контактной сварки, используемое в ней оборудование и материалы.

презентация [1,0 M], добавлен 04.07.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Назначение выпрямляющего оборудования – преобразование переменного тока питающей сети в постоянный определенной силы. Для сварочных работ главным показателем является ампераж. Сварочные выпрямители, по сути, усовершенствованные трансформаторы. Они не только способны генерировать ток определенных характеристик, но и выпрямлять его. Это главное их отличие от аппаратов с переменным преобразователем. Устройства дополнительно оснащают полупроводниковыми фильтрами, конденсаторами, сглаживающими импульсный постоянный ток, делая его равномерным. Выпрямляющее оборудование лучше трансформаторов с точки зрения технологии сварки. Металл меньше разбрызгивается, стабильно поддерживается дуга.

Что такое сварочный выпрямитель

Оборудование представляет собой преобразовательный блок с вольтамперной регулировкой. У сварочного выпрямителя на выходе два провода с клеммами: плюс и минус. При подключении одной из них к электроду, а другой к металлу возникает высокотемпературная электрическая дуга, образующая ванну расплава.

Сварочные выпрямители разделяют по уровню сложности, дополнительным функциям. Но принцип устройства у всех одинаковый: помимо трансформатора, создающего необходимое напряжение, в схему включают полупроводники, пропускающие только положительную часть синусоиды переменного тока.

Устройство и принцип работы

В схему сварочного выпрямителя входят следующие элементы:

  • трансформатор – регулируют напряжение (когда подаваемый от сети ток проходит через трансформатор, силовая нагрузка уменьшается до напряжения холостого хода);
  • выпрямляющий блок – несколько полупроводниковых элементов преобразуют переменный ток в постоянный;
  • частотные и силовые регуляторы;
  • накопители заряда, сглаживающие импульсные скачки.

Чтобы понять принцип работы устройства, вспомним механизм действия полупроводников. Они пропускают электроны только в положительном полупериоде. При включении в схему нескольких проводников, удается получить много полупериодных кривых, при их наложении возникает постоянный ток.

Применение сварочных выпрямителей

Аппараты применяют при сварке на низких и высоких токах, прямой и обратной полярности.

Силовые параметры регулируют по толщине металла, учитывают температуру пластичности обрабатываемого сплава.

К устройствам подключают:

  • держатели с угольными плавкими электродами или вольфрамовыми тугоплавкими;
  • подающие насадки полуавтоматов и автоматов.

Разновидности сварочных выпрямителей

Токогенерирующие сварочные преобразователи различают по конструкции и способу регулировки силовых параметров.

  • регулируемые трансформатором;
  • с дросселем – индукционной катушкой, сдерживающей резкие скачки напряжения;
  • с регулирующими тиристорами, меняющими напряжение тока;
  • с транзисторами – полупроводниками, сглаживающими скачки импульсного тока;
  • инвертор – преобразователи с частотным повышением тока и регулятором его силы.

Классификация выпрямителей по возможностям регулировки вольт-амперных характеристик (несколько слов об особенностях каждого из аппаратов):

  1. Трехфазные для ручной электродуговой сварки. Громоздкие модели трансформатором. Преобразователь работает с большими энергетическими потерями, возможности ограничены мощностью трансформатора металлическим или магнитным шунтом – дополнительным сопротивлением.
  2. Автоматы и полуавтоматы. Силовой поток регулируется магнитным полем. Реостатная вторичная обмотка позволяет менять число витков — это принцип вольт-амперной регулировки. Для импульсной регулировки установлен осциллограф. Ток сначала выпрямляется, затем трансформируется в переменный высокой чистоты.
  3. Дроссельные трехфазные выпрямители для дуговой и аргоновой сварки. Они оснащены дополнительным сердечником с обмоткой, выполняющим роль накопителя заряда, подаваемого на выпрямляющий конденсатор.

Преимущества и недостатки

Устройства отличаются большой мощностью при небольшом размере. Самые компактные – инверторы. Эти генерирующие устройства принято выделять в отдельную группу. В них трансформатор занимает не больше 1/5 объема.

Основное отличие других сварочных выпрямителей от трансформаторов – способность генерировать постоянный ток вместо переменного. С этой способностью связаны основные достоинства выпрямителей:

  • когда на плавящийся электрод подается однополярный заряд, он быстрее разгорается;
  • снижаются энергопотери – КПД трансформатора намного ниже;
  • горение дуги стабилизируется;
  • при равномерном плавлении стержня в ванне расплава возникает меньше брызг, снижается травматизм, риск случайных возгораний;
  • шов удобнее контролировать, он получается ровный;
  • расширяются возможности сварки;
  • расход присадочных материалов уменьшается, при большом объеме работ экономия ощутима.
Читайте также:  Как правильно сведения или сведения

Наряду с достоинствами у большинства выпрямителей есть недостатки:

  • потери мощности все же есть;
  • при «просадке» напряжения сети они хуже работают;
  • способны выйти из строя даже при коротких замыканиях в электроснабжающей сети;
  • многие модели боятся влажности, запыленности.

За преобразователями, как и за другим сварочным оборудованием, нужно правильно ухаживать.

Обслуживание и основные неисправности

Новые преобразователи обязательно продувают перед включением в сеть. Делать это лучше бытовым феном на среднем режиме нагрева. Нужно устранить скопившуюся пыль, возможную влагу, она снижает сопротивление медных обмоток встроенного трансформатора. Раз в квартал продувку повторяют.

После длительного хранения (до года) преобразователя, перед работой полезно «прокачать» полупроводники – дать выпрямителю поработать на разных режимах, начиная с минимального. После двухчасовой «обкатки» устройство будет стабильно работать, не откажет во время сварки. Важно следить за исправность вентилятора, оборудование не должно перегреваться.

Возможные неисправности сварочного выпрямителя и методы их устранения:

Устройство не включается при подключении к сети. Такое возможно:

  • при переломе жилы запитывающего проводника, брякают контакты в вилке – проверяют кабель, меняют вилку;
  • в сети отсутствует напряжение – необходимо проверить входной рубильник;
  • один из узлов вышел из строя – пора нести преобразователь в сервис или чинить устройства самостоятельно;
  • выработан ресурс полупроводниковых элементов – требуется перепайка схемы.

Плавящийся электрод залипает, а преобразователь гудит – нужно:

  • проверить исправность полупроводников и конденсатора;
  • убедиться, что нет просадки питающей электросети;
  • посмотреть целостность обмотки дросселя.

Преобразователь самопроизвольно отключается при работе – такое бывает:

  • при перегреве, проверяют исправность вентилятора или охлаждающей системы;
  • прорыве обмотки встроенного трансформатора – снимают старую, делают новую.

Устройство перестает выдавать питание нужных параметров – надо потрогать корпус, насколько он горячий, проверить подачу воздуха к вентилятору, дать генератору отдохнуть.

Прыгает напряжение холостого и рабочего тока – проверяют:

  • ручку регулятора;
  • предохранители первичной обмотки;
  • плотность закрепления контактов клеммы у пускателя.

Схемы преобразователей указаны в инструкции по эксплуатации. Для ремонта устройств требуются электротехнические знания, навыки пайки. Лучше отдать устройство в сервисный центр. Они точно определят причину поломки, устранят ее.

Источники питания постоянного тока подразделяются на две основные группы: сварочные преобразователи вращающегося типа (сварочные генераторы) и сварочные выпрямители установки (сварочные выпрямители). Сварочные выпрямители — это устройства, преобразующие с помощью полупроводниковых элементов — вентилей — переменный ток В постоянный и предназначенные для питания сварочной дуги. Их действие основано на том, что полупроводниковые элементы проводят ток только в одном направлении; в обратном направлении они (полупроводники) практически электрический ток не пропускают. Наибольшее применение в сварочных выпрямителях получили селеновые и кремниевые полупроводники. Селеновые полупроводники получили большое распространение потому, что они дешевые и обладают большой перегрузочной способностью (их к. п. д. около 75 %). Сварочные выпрямители обладают некоторыми преимуществами перед преобразователями с вращающимися роторами (табл.), так как они имеют лучшие энергетические и весовые показатели, более высокий к. п. д. и просты в обслуживании. Кроме того, они имеют меньшие потери при холостом ходе и лучшие сварочные качества (как результат более широких пределов регулирования), отсутствует шум при работе. Дефицитные медные обмотки заменены в них на алюминиевые. Сварочные выпрямители собирают по двум наиболее распространенным схемам: однофазной мостовой двухполупериодного выпрямления и трехфазной мостовой.

Рис. 1. Принципиальные типовые схемы выпрямителей: а — однофазная мостовая, б — трехфазная мостовая

Наиболее распространена трехфазная мостовая схема выпрямления, которая обеспечивает большую устойчивость горения сварочной дуги при меньшем количестве вентилей при одинаково заданных значениях выпрямленного напряжения и тока, более равномерную загрузку всех трех фаз силовой сети и лучшее использование трансформатора сварочного выпрямителя. При работе выпрямителя по этой схеме в каждый данный момент времени ток проводят только два элемента, соединенные последовательно с нагрузкой. Таким образом, в течение одного периода получается шесть пульсаций тока. Сварочные выпрямители, в зависимости от внешних характеристик, можно разделить на три типа:

с крутопадающими характеристиками
с жесткими (или пологопадающими) характеристиками
универсальные, обеспечивающие получение падающих, жестких и пологопадающих характеристик.

Сварочный выпрямитель типа ВД 301 представляет собой однопостовую сварочную установку, состоящую из понижающего трансформатора, блока селеновых шайб, пускорегулирующей аппаратуры, смонтированной в общем кожухе, и вентилятора для охлаждения трансформатора. Трехфазный понижающий трансформатор выполнен с увеличенным магнитным рассеянием, что обеспечивает создание семейства падающих внешних характеристик. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками понижающего трехфазного трансформатора.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8323 – | 7261 – или читать все.