Диодный мост для сварочного аппарата своими руками

Выпрямитель для сварочного аппарата

Эти диоды имеют внушительные размеры, а их корпус сажается на алюминиевый радиатор. Причем корпус диода, а значит, и крупный радиатор находятся под напряжением, поэтому диоды с их радиаторами должны крепиться так, чтобы не имели контакта друг с другом, не касаясь токопроводящих частей корпуса сварочного аппарата.

Такое неудобство с креплением приводит к тому, что размеры собранного сварочного диодного моста слишком вырастают, увеличивая и усложняя конструкцию сварочного аппарата в целом. Использование такого же диода, но с другой полярностью (ВЛ200) позволяет объединить радиаторы в две пары.

У радиаторов, возможно, потребуется просверлить отверстие и нарезать резьбу, для крепления диодов.

В продаже есть уже готовые – интегрированные в одном корпусе диодные мосты. Размер одного такого диодного мостика сопоставим с размерами спичечного коробка или одного диода В200 без радиатора, при максимальном токе 30-50А, а цена гораздо ниже.

Если интегрированные диодные мосты соединить параллельно, то вместе они смогут выдерживать более значительные токи. Однако надежность такого сварочного выпрямителя будет существенно меньше чем выпрямителя из диодов типа В200.

Строго говоря, суммарный допустимый ток такого объединенного выпрямителя не равняется сумме максимальных токов входящих в него диодных мостов, они не могут обладать абсолютно одинаковыми параметрами, а значит, каждый пропускает через себя несколько различные по величине токи. Однако если собрать эту схему с некоторым запасом по мощности, учитывая ток короткого замыкания, то можно добиться более компактных размеров, чем в случае с В200. Дело в том, что корпуса диодных мостиков не находятся под напряжением и их все можно садить на один общий радиатор, и можно свободно крепить такой выпрямитель где удобно внутри корпуса, или снаружи, сварочного аппарата. Для выпрямителя может использоваться 3-5 интегрированных диодных мостов, обязательно одной и той же марки. Как показывает практика, они не сильно греются и без проблем могут выдерживать кратковременные перегрузки, притом, что сварочный аппарат большей частью вообще работает в кратковременном режиме. Для лучшей теплоотдачи, между диодными мостами и радиатором наносится теплопроводящая паста. Подсоединять контакты нужно обязательно пайкой, иначе будет сильный нагрев контактов.

На выпрямителе сварочного аппарата происходит неизбежное падение напряжения, поэтому на выходе выпрямителя напряжение будет где-то на 4-5В меньше чем напряжение холостого хода трансформатора (без конденсатора). При этом напряжение на выходе не будет строго постоянным – его форма будет пульсирующей.

Если проводить измерения в режиме холостого хода вольтметром постоянного тока, то его показания будут соответствовать чему-то вроде эффективного значения постоянного пульсирующего напряжения (показания примерно в 1,4-1,5 раза меньше напряжения пиков максимумов). В принципе, обычные вольтметры не предназначены для точного измерения подобного рода сигнала. Форму напряжения можно сгладить, установив на выходе конденсатор емкостью 5000-10000 мкФ. В этом случае показания вольтметра возрастут примерно в 1,4 раза, так как конденсатор на холостом ходу зарядится до уровня максимального по амплитуде напряжения. Конденсатор рекомендуется ставить особенно в том случае, если источник питания имеет низкое выходное напряжение (меньше 40В) и возникают трудности в момент зажигания сварочной дуги. При этом конденсатор лучше включить через сопротивление порядка 0,5-1 Ом.

Необходимость резистора обусловлено тем, что в момент зажигания дуги происходит касание конца электрода об металл изделия – то есть короткое замыкание. Если сопротивления в цепи конденсатора нет, то происходит мгновенный разряд конденсатора большой емкости, импульс высокого тока сопровождается громким щелчком, а часто разрушением кончика электрода или его мгновенным привариванием к металлу изделия. Работать с таким источником весьма неудобно, треск разрядов действуют на нервы. Дополнительный же резистор ограничивает ток, сглаживает разряд конденсатора, делая зажигание дуги легким и мягким.

Правила выбора диодного моста для сварочного оборудования – виды, характеристики, особенности

Механизм сварочного аппарата включает в себя разные компоненты и узлы. От правильной сборки зависит правильность и полноценность функционирования агрегата.

Одна из ключевых деталей сварочного аппарата – это диодный мост. Работая с другими деталями механизма, он отвечает за преобразование постоянной энергии в пульсирующую.

Что такое диоды, предназначенные для сварочной аппаратуры, определить сложно. Существует много трактовок этого термина, из-за чего новичкам сложно разобраться в определении диодов для сварки.

Многие сварщики имеют свое мнение на этот счет, учебники тоже дают разную информацию. Самостоятельно понять этот термин можно, лишь разбираясь в электротехнике.

Здесь будет коротко рассказано о значении сварочных диодов и диодных мостов, нюансах сборки и работы.

Общая информация

Несмотря на разные варианты значений термина «диодный мост», по сути, он является стандартным выпрямителем. По строению же это набор силовых диодов, которые формируют единую цепочку. Существует стандартная схема диодного моста.

Однако при необходимости проводится модификация строения цепи. В сварочном аппарате этот узел располагается у радиатора, для прикрепления к которому используются болты и гайки.

Диодный мост выполняет одну основную функцию – преобразование полученного типа тока в пульсирующий. Сама цепь находится под постоянным напряжением. Процесс преобразования называется выпрямлением. А диодный узел, соответственно, выпрямителем.

Достаточно распространенной моделью выпрямителей является ВД306. Его можно собрать самостоятельно, а можно подобрать образец заводского производства.

Существуют версии от разных производителей. У собранных на заводе версий есть свои плюсы и минусы. Из плюсов – возможность плавной регулировки тока.

Из минусов – заводской образец потребляет около двенадцати киловатт электричества. А вес его при этом составляет примерно сто килограмм. Это делает модель не совсем подходящей для мелкой сварки в гараже или на даче.

Поэтому заводские выпрямители применяются для сварки в промышленных масштабах. А для любительских работ применяют самоделки либо малогабаритные версии мостов.

Помимо основной функции преобразования тока, диодный выпрямитель отвечает за стабилизацию напряжения. Это помогает при нестабильной электросети запустить маломощные аппараты.

При включении выпрямителя в механизм сварочного аппарата, проще производить поджиг сварочной дуги при низких показателях напряжения.

Также он стабилизирует горение дуги, улучшает ее показатели. В результате качество шва, сформированного аппаратом с выпрямителем, возрастает.

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.

Строение диодного моста

В цепи выпрямителя используется от двух до пяти диодных элементов. Стандартная схема предполагает наличие четырех. Количество элементов в цепи связано с мощностью силы тока, которая потребуется для выполнения работы.

Это прямая связь – больше диодных элементов, выше показатель тока. Здесь будет рассмотрена цепь на четыре диода.

Чтобы собрать стандартный мост, два элемента подключаются друг к другу параллельным образом. Направленность у них при этом разная.

Вторая пара подключается по направленности друг к другу. Если подключение будет верным, образуется выпрямитель.

При сборке параллелей подключения стоит учитывать, что рабочие характеристики деталей могут иметь отличия. Это относится и к диодам одного типа.

Поэтому расчет мощности каждого элемента и напряжения, которое он даст, нужно просчитывать очень четко. Правильный расчет – залог получения необходимого функционала и эффективности моста.

Собранный узел устанавливается на радиатор. Однако также его можно крепить к корпусу сварочного аппарата, либо не закреплять вовсе, применяя отдельным элементом. При установке на радиатор стоит предварительно нанести теплопроводящую пасту.

Проводники между сварочным аппаратом и выпрямителем скрепляются контактной спайкой. Это защитит от снижения рабочей мощности.

Для облегчения сварочного процесса с применением четырех-диодного моста дополнительно в схему оборудования включается электролитический конденсатор.

Заключение

Начинающим сварщикам будет достаточно сложно сразу понять строение и суть диодного моста. Эта статья рассказывает лишь основы терминологий и сборки этого сварочного узла.

Но для понимания этой темы в полном объеме нужно изучение основ электротехники. Это поможет разобраться в процессе работы сварочных выпрямителей.

Для изучения можно использовать любые материалы, доступные в сети. Это потребуется в любом случае, если есть желание улучшать свои навыки и развиваться как сварщику.

Особенность сборки диодного моста для сварочного аппарата

Диод – это полупроводниковый прибор, который обладает различной проводимостью в зависимости от прикладываемого напряжения. Имеет всего два вывода: анод и катод. При подаче прямого напряжения (на анод подается положительный потенциал по сравнению с катодом) он открыт. При подаче отрицательного напряжения он закрывается.

Эта особенность прибора широко используется в электротехнике, в частности диодный мост применяют для сварочного аппарата, чтобы выпрямлять переменный ток, улучшая качество сварки.

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.

Применение в сварке

В любом трансформаторном сварочном аппарате постоянного тока или инверторе присутствуют силовые диоды. Они предназначены для выпрямления переменного тока. Для повышения коэффициента полезного действия диоды подключают по мостовой схеме, в этом случае оба полупериода приходятся на нагрузку.

В трансформаторном сварочном аппарате выпрямительные диоды устанавливают на выходе вторичной обмотки. Сварочное оборудование имеет понижающий трансформатор, соответственно, напряжение холостого хода значительно ниже входного, поэтому здесь требуются приборы большой мощности и низкой частоты. Для этого подойдут выпрямительные диоды В200 (максимальный ток 200А).

Для сварочного инвертора требуется два выпрямителя. Один располагается на входе источника питания. Он преобразует переменный ток 220 вольт 50 Гц в постоянный, который преобразуется в дальнейшем в переменный ток высокой частоты (40-80 кГц).

При мощности аппарата 5 кВт выпрямительные диоды должны иметь обратное напряжение 600-1000 В и средний прямой ток 25-35 А при частоте 50 Гц.

Второй выпрямитель располагается после высокочастотного трансформатора. Здесь требования другие. Максимальный прямой ток должен быть не менее 200 А на частоте 80 кГц, а обратное напряжение превышать напряжение холостого хода (60-70 В).

В любом случае используются диоды из категории мощных, с площадкой для монтажа радиатора, поскольку без отведения тепла устройство быстро сгорит.

Особенность выпрямителей

Выпрямитель для сварочного аппарата выполняется по мостовой схеме. При изготовлении сварочного аппарата своими руками и применении диодов В200 нужно учитывать, что их корпус находится под напряжением.

Поэтому когда выпрямитель устанавливают на радиатор, он должен быть изолирован от остальных элементов схемы, от корпуса прибора и от соседних диодов тоже. А это создает определенные неудобства для сварщика.

Приходится использовать более крупный корпус. Для уменьшения габаритов аппарата применяют выпрямительный прибор ВЛ200, который имеет другую полярность. Это позволяет объединить полупроводники на два парных радиатора.

В последние годы стали выпускать довольно мощные диодные мосты в одном корпусе. По размерам такая конструкция из диодов примерно соответствует спичечному коробку, имеет площадку для посадки радиатора, максимальный прямой ток 30-50 А. Диодная сборка имеет значительно меньшую стоимость по сравнению с диодами В200.

Если по работе устройства требуется более мощный мост, то эту проблему можно легко решить, используя параллельное подключение мостовых сборок. Однако их надежность в таком случае будет ниже, чем у одиночных мощных диодов.

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.

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.

Выбор диодного моста для сварочного аппарата

Современный аппарат для сварки состоит из множества компонентов и узлов, которые отвечают за полноценную работу оборудования. Одним из важнейших компонентов является диодный мост сварочного оборудования. В связке с остальными узлами он играет первостепенную роль, преобразовывая энергию из постоянной в пульсирующую. У диодных мостов есть масса достоинств, которые улучшают и ускоряют работу.

Существует множество определений, что из себя представляют диоды для сварочного аппарата. Каждый мастер трактует по-своему, ровно как и учебники, поэтому многим начинающим сварщикам трудно понять, что из себя представляют сварочные диоды и каков принцип их действия. Особенно, если сварщик не обладает особыми знаниями в области электротехники. В этой статье мы постараемся кратко рассказать все о диодах и диодных мостах, поведаем об особенностях их строения и подключения.

Определение

Говоря простыми словами, диодный мост — это стандартный выпрямитель. Он состоит из нескольких мощных силовых диодов, связанных в единую цепь. Справа схема диодного моста. Это его стандартная схема, которую с опытом можно модифицировать под свои нужды. Диоды крепятся к радиаторам с помощью болтов и гаек. Вся эта конструкция находится под постоянным напряжением и призвана выполнять простую, но важную роль — преобразовать ток переменный в ток пульсирующий. Этот процесс называется выпрямлением, поэтому сварочные мосты называют выпрямителями.

Кстати, один из самых эффективных выпрямителей — ВД 306. Его изготавливают многие заводы и даже сами сварщики делают его своими руками из подручных средств. Экземпляры, изготовленные на заводе, позволяют плавно регулировать ток, но при этом потребляют достаточно много электроэнергии — около 12 киловатт, и весят 100 кг. Согласитесь, не очень удобный прибор для любительской сварки в гараже. Поэтому его используют в цехах и на заводах. А в домашних условиях используют самодельные выпрямители из диодов или более компактные приборы.

Использование диодов позволяет решить сразу несколько проблем:

• Диодный мост стабилизирует перепады напряжения и помогает запуститься аппаратам со слабыми техническими характеристиками.
• Качество сварного шва становится лучше.
• Дуга заживается проще и быстрее, даже если аппарат выдает малый показатель напряжения.
• Диодный мост на сварочном аппарате улучшает характеристики дуги. Она горит стабильнее и дольше.

Типы сварочных диодов и их особенности

Ключевой элемент сварочного диодного моста — это сами диоды. Сейчас в магазине представлено множество силовых диодов, со своими характеристиками и особенностями. Ниже вы можете видеть таблицу с классификацией диодов. Опытные сварщики умудряются покупать их на барахолках или радиорынках, экономя деньги. Вы тоже можете попробовать поискать нужные вам диоды на ближайшем рынке, но учтите, что нечестные продавцы часто продают неработающие или небезопасные комплектующие. Приобретайте их только если разбираетесь в электротехнике.

Вне зависимости от типа диоды также делятся по силе тока. Они могут быть малой мощности (с показателем до 3*102 миллиампер), средней мощности (с показателем от 3*102 миллиампер до 10 ампер) и высокой мощности (от 10 ампер и более). Мощные сварочные диоды бывают точечными и плоскостными. Плоскостные используются в выпрямителях с низкой частотой работы, а точечные используются во всех остальных случаях. Так или иначе, все они применяются при изготовлении диодного моста для сварочного аппарата. Если диоды использовать с хорошим сварочным аппаратом, то можно добиться более качественного преобразования тока.

Сборка диодного моста

Обычно для диодного моста используют 4 диода, но можно использовать от 2 до 5 штук. Количество диодов зависит от значения тока, который нам нужно получить; чем больше диодов, тем больше ток. Мы будем использовать 4 штуки. Два диода подключаются друг к другу параллельно и имеют разную направленность. Еще два диода подключаются так же параллельно, но направлены друг к другу. При правильном подключении все компоненты как раз и образуют диодный мост.

При параллельном подключении диодов друг к другу учтите, что они могут несколько отличаться по своим характеристикам в работе, даже если вы купите идентичные комплектующие. Так что тщательно рассчитывайте необходимое напряжение и мощность диодов, которые вам необходимы для изготовления моста. В таком случае диодный мост на сварочник получится более компактным и эффективным.

Диодный мост можно смело устанавливать на один радиатор. Готовую конструкцию можно прикрепить к корпусу сварочника с любой удобной стороны или просто использовать как отдельный прибор. Мы рекомендуем устанавливать их на радиатор с предварительным нанесением теплопроводящей пасты.

Проводники лучше скреплять с контактами методом пайки, чтобы сократить вероятность потери мощностей через контакты при работе. Также обратите внимание, что при изготовлении моста по стандартной схеме нужно дополнительно использовать электролитический конденсатор с большой емкостью, чтобы облегчить сварочные работы.

Вместо заключения

Для новичков это особенно сложная тема, которую не получится понять сходу. В своей статье мы затронули только основные особенности, связанные с изготовлением и подключением диодного моста. Если эта тема вам интересна, изучите базовые принципы электротехники. Тогда вам будет проще понять суть работы диодных мостов. В интернете есть множество учебников и полезных видео, подробно объясняющих даже самые сложные принципы сварки и работы сварочных узлов. Не поленитесь изучить их, особенно, если вы хотите развиваться в этом деле как любитель или как профессионал. Поделитесь этой статьей в своих социальных сетях и оставьте комментарий о своем опыте использования диодных мостов. Желаем удачи!