Содержание
Основным видом аппаратуры сварочного поста, предназначенного для работ на постоянном токе, является сварочный выпрямитель. В отличие от бытовых сварочных инверторов, такие агрегаты позволяют реализовывать значительно боле высокие токи обработки (причём в течение длительного времени), а также питать несколько сварочных постов.
Классификация и маркировка
Все исполнения сварочных выпрямителей подразделяются по следующим параметрам:
- По фазности используемого тока: одно- или трёхфазные. Первые отличаются компактностью, но не позволяют сглаживать значительные пульсации напряжения и получать на выходе значительные токи обработки, потому применяются преимущественно для сварочных аппаратов бытового назначения.
- По способу управления силой сварочного тока.
- По виду вольтамперной характеристики.
- По схеме выпрямления тока. Она может быть однофазной (используется в устройствах малой мощности), трёхфазной или шестифазной (последняя применяется в агрегатах повышенной мощности, превышающей 1000 кВА). В свою очередь, трёхфазное выпрямление может быть реализовано по мостовой или кольцевой схемам.
- По количеству обслуживаемых постов – однопостовые или многопостовые.
Маркировка сварочных выпрямителей регламентируется требованиями ГОСТ 13821-77 (для однопостовых агрегатов) и ГОСТ 18142-85 (для полупроводниковых агрегатов). Она включает в себя буквы ВД (выпрямитель дуговой), третьей буквой У (универсальный), либо М – многопостовой. Далее следует умноженное на 10 значение силы сварочного тока в амперах, и (необязательно) номер серии. Таким образом, например, универсальный сварочный выпрямитель типа ВДУ-504 рассчитан на получение постоянного тока силой до 500 А.
ГОСТ 13821-77 устанавливает следующие соотношения между энергетическими характеристиками сварочного выпрямителя и продолжительностью его непрерывной эксплуатации. В частности, в диапазоне сварочных токов 400…630 А минимальное рабочее напряжение не может быть меньше 24…25 В, и ПВ – более 60%. При токах от 800 А и более минимальное напряжение составляет 26…34 В, а ПВ может достигать 100%.
Устройство и принцип работы сварочного выпрямителя
В состав узлов выпрямителя входят:
- Первичная обмотка.
- Выпрямительный блок.
- Система охлаждения.
- Блок регулирующей аппаратуры, включающий в себя стабилизатор по току и автоматические предохранители.
- Защитный корпус с тележкой.
- Панель управления.
Работа сварочного выпрямителя состоит в следующем. Первичный ток из сети поступает на входную обмотку трансформатора. Если в качестве выпрямляющего устройства используется дроссель насыщения, то в его цепи сначала образуется электромагнитное поле, наводящее соответствующий ток возбуждения. Этот ток стабилизируется, и передаётся через выпрямительный блок на электрододержатель для возбуждения электрической дуги.
В зависимости от назначения могут использоваться и другие схемы выпрямления. Например, при помощи силовых диодов (так реализуется выпрямление тока в ВДУ-504) или при помощи тиристоров. Тиристорный выпрямитель тока позволяет устанавливать значение тока не ступенчато, а плавно, что значительно удобнее.
Поскольку в процессе работы полупроводниковые элементы интенсивно нагреваются, то они конструктивно заключены в обдуваемый корпус. Сам процесс выпрямления может быть организован по различным схемам:
- Обычным сглаживанием пульсаций тока (для малых мощностей);
- Мостовой, где сглаживаются пульсации тока во всех трёх фазах, а частота колебаний увеличивается с 60 до 300 Гц;
- Кольцевой, с двумя вторичными обмотками (при той же частоте выпрямления требует более сложного устройства трансформатора);
- Шестифазной, с симметричным дросселем, благодаря чему частота пульсаций снижается вдвое (используется для наиболее мощных моделей сварочных выпрямителей).
Функционал узлов выпрямителей зависит от применяемого способа электросварки. Для ручной сварки используется падающая вольтамперная характеристика, которая достигается либо повышением значений сопротивления на обмотках трансформатора, либо инвертированием – использованием принципа обратной связи. Каждая из схем имеет свои ограничения. При повышении сопротивления обязательно применение балластных реостатов. В свою очередь, сварочные инверторы отличаются малыми токами обработки, и не могут действовать с продолжительными значениями ПВ.
Особенности отдельных моделей
Сварочный выпрямитель ВД-306. Предназначен для сварки и наплавки стальных изделий. Имеет в своём составе трансформатор с падающей характеристикой, и полупроводниковый выпрямительный блок. Характеризуется двухступенчатой схемой переключения тока с предварительной и окончательной регулировкой. Грубая настройка происходит в результате одновременного переключения обмоток со «звезды» на «треугольник». В результате ограничивается минимум сварочного тока. Затем, перемещая относительно друг друга первичную и вторичную обмотки, изменяют силу электромагнитного поля, и обеспечивают плавную регулировку по току.
Работа выпрямителя возможна только после включения системы принудительного обдува кремниевых диодов. Аппарат не включится, если один из диодов повреждён. Такой способ управления прост и достаточно надёжен в условиях сравнительно небольших реактивных мощностей, однако весьма чувствителен к колебаниям напряжения. Кроме того, сварочный выпрямитель ВД-306 не имеет блока дистанционного управления. Целесообразная область применения – сварочные токи от 45 до 315 А, диаметр электродов – не более 4…5 мм, ПВ – не выше 60%. Цена – 27000…33000 руб.
Сварочный выпрямитель ВДУ-506. Отличается более стойким от внешних воздействий корпусом, а выпрямительный блок агрегата собран на тиристорах. Дроссель включён в силовую цепь агрегата, поэтому трансформатор имеет жёсткую характеристику, а изменение параметров тока и напряжения обеспечивается вследствие изменения индуктивности дросселя. Наличие жёсткой внешней характеристики позволяет выполнять на данном агрегате не только традиционную сварку, но также наплавку, резку стали, сварку порошками, в среде защитных газов и под слоем флюса. Выпускается также более компактное исполнение такого устройства — сварочный выпрямитель ВДУ-506с, который не оснащён вышеперечисленными опциями.
Диапазон изменения сварочных токов 30…500 А, диаметр электрода – 1,8…6 мм, ПВ – до 80%. Цена – 100000…108000 руб.
Многопостовые сварочные выпрямители. Конструктивно наиболее просты, поскольку для регулировки параметров сварочного тока используются балластные реостаты (возможны и безреостатные исполнения). Подключение отдельных сварочных постов производится при помощи распределительных шин, при этом падение напряжения на наиболее удалённом посту (их может быть до 9) незначительно.
Наиболее популярны модели ВДМ-1202 и ВДМ-1600, реализующие соответственно токи до 1200 А и до 1600 А. Работают от трёхфазной сети, каждый из выводов оснащён собственным управляющим блоком. Максимальная продолжительность включения достигает 85…90%, что позволяет использовать оборудование в условиях непрерывного производственного цикла. Цена агрегата типа ВДМ-1202 – 65000…95000 руб.