Заваряване на метал
Прости токоизправители
Машините за заваряване с постоянен ток се състоят от вече добре познат ни заваръчен трансформатор и устройство, което преобразува променлив ток в постоянен ток. Освен това всеки ST може да бъде преработен, така че вече няма да разглеждаме техните проекти. Нека да разгледаме какво ви позволява да получите постоянен (както и регулируем) заваръчен ток.
Най-лесният начин да получите машина за заваряване с постоянен ток е да свържете мостов токоизправител към клемите на вторичната намотка на КТ (фиг. 59).
Фиг. 59. Мостов токоизправител като част от обикновен заваръчен апарат:SA1 - мрежов превключвател; FU1 - предпазител 10-16 A; T1 - заваръчен трансформатор; U2 - изходно променливо напрежение на заваръчния трансформатор; VD1-VD4 - токоизправителен мост (диоди V200, VD161 и др.)
Токоизправителният мост в аматьорските схеми най-често се прави на базата на мощни диоди като D161-200, D161-320, V200. Тези диоди са с внушителни размери, а тялото им е монтирано върху алуминиеви радиатори. Освен това тялото на диода, а оттам и големият радиатор, са под напрежение, така че диодите с радиатори трябва да бъдат закрепени така, че да не докосват проводящите части на тялото на устройството. В този случай трябва да се използват две групи биполярни диоди: една двойка с катод на резбовия изход и двойка с анод 1 на резбования изход.
1 . В обозначенията на силовите изправителни диоди, произведени в съответствие с GOST-20859, е въведен специален символ "X" за маркиране на диоди с обратна полярност. Например D161-200X-8. Дешифрира се, както следва: захранващ диод, токоизправител, от първата модификация, с дизайн на тялото на щифта и гъвкав проводник, размер на шестоъгълника до ключ 32 mm, максимумизправен ток 200 A, максимално повтарящо се обратно напрежение 800 V, обратна полярност (“-” - основата е катод). Диод от същия тип, но без символа "X" в маркировката: D161-200-8 - същата, директна полярност ("+" - анодът е основата). По-голямата част от токоизправителните диоди се произвеждат както в директна, така и в обратна полярност.
Благодарение на тази характеристика не е необходимо двойките радиатори във всяка от двете групи диоди да бъдат изолирани един от друг. Но радиаторите на групите никога не трябва да имат контакт един с друг. Както е показано на фиг. 60 двойки радиатори са свързани помежду си с шпилки с диаметър 8 mm. Краищата с резба на същите шпилки са едновременно изходните клеми на токоизправителя: "+" и "-". При монтажа между двете групи радиатори се монтира изолиращо уплътнение от гума с дебелина 5 мм.
Фиг. 60. Конструкция на токоизправителния блок:1 - изходи за променливо напрежение; 2 - плоча (шперплат или текстолит S = 10 mm); 3 - диоди; 4 - радиатори за охлаждане; 5 - изолиращо уплътнение (гума, S = 5 mm); 6 - затягащи шпилки M8 (проводници за постоянно напрежение)
След монтажа върху корпуса на JV е по-добре да затворите горната част на токоизправителя - гъвкавите изводи на диодите - с U-образен капак. Въпреки това, такъв токоизправител може да бъде сглобен и като независим продукт, свързващ се към трансформатор само когато е необходимо заваряване с постоянен ток. След това трябва да бъде затворен в собствената си кутия. Такъв токоизправител тежи не повече от 5 кг.
Ако вашият заваръчен апарат не развива висока мощност и се планират заваръчни работи от време на време, не е необходимо да купувате мощни, тежки и скъпи диоди. Можете да закупите вносни диодни мостове, интегрирани в един корпус. Размерът на един такъв интегралтокоизправител е сравним с размера на кибритена кутия или един диод V-200 без радиатор. Той издържа на максимален ток от 30-50 A. Ако такива мостове са свързани паралелно (фиг. 61), тогава заедно те могат да издържат на по-значителни токове. Строго погледнато, общият ток на комбинирания токоизправител не е равен на сумата от максималните токове на включените в него диодни мостове. В края на краищата те не могат да имат абсолютно еднакви параметри, което означава, че всеки пропуска токове с различни величини през себе си. Следователно не е изключено разпадането на диодите на монтажа по време на импулса на ударния ток, който възниква при запалване на дъгата.
Фиг. 61. Схема на композитен токоизправителен мост от четири диодни възли
Въпреки това, ако сглобите тази верига с известна мощност, като вземете предвид тока на късо съединение, можете да постигнете не само значителни спестявания, но и по-компактни размери, отколкото в случая на V-200 и други диоди с висока мощност. Факт е, че случаите на диодни мостове не са под напрежение. Те могат да бъдат прикрепени към един общ радиатор и поставени на всяко удобно място в тялото на заваръчната машина.
За такъв композитен токоизправител обикновено се използват 4-6 интегрирани диодни моста, винаги от една и съща марка. Както показва практиката, те не се нагряват много и дори могат да издържат на краткотрайни претоварвания без проблеми, въпреки факта, че заваръчната машина обикновено работи в краткосрочен режим в по-голямата си част. Например, свързвайки паралелно шест диодни възли KVRS5010, всеки от които е с ток от 50 A, получаваме един диоден мост, с ток от 300 A. За охлаждане е подходящ алуминиев радиатор с площ от около 800 cm 2, върху който възлите са равномерно разположени и фиксирани с болтове M6, под които има отвори в центъра на корпуса.
За подобряване на топлообмена е желателно да се използва топлопроводима паста KPT-8. След това веригата се запоява с медна шина с напречно сечение 10 mm 2 и за свързване на целия токоизправител към източника на ток и за изхода на заваръчния ток - 20 mm 2. Не забравяйте да третирате всички точки на запояване с лак.
Радиаторът на такъв диоден мост със заваръчен ток 100 A в интензивен режим (непрекъсната работа с електрод с диаметър 3 mm за 10 минути) трябва да се нагрее до температура не по-висока от 50-60 ° C.
Ако планирате да използвате по-мощни токове, можете да увеличите броя на сглобките. Освен това токоизправителят няма да се повреди от обдухване на вентилатора. Ако се използва принудително охлаждане за CT, тогава има смисъл радиаторът на токоизправителя да се постави така, че да е и във въздушния поток.
. Не забравяйте да запоите гумите към клемите на диодните мостове. Ако свържете мостовете само с клеми, краищата на кабелите на моста ще станат много горещи.
Веднага трябва да се отбележи, че оборудването на ST с диоден мост все още не ни позволява да считаме заваръчната машина завършена. Факт е, че на диодните мостове възниква неизбежен спад на напрежението, следователно на изхода на DC захранването напрежението ще бъде някъде с 4-5 V по-малко от напрежението на отворена верига на трансформатора. В този случай изходното напрежение няма да бъде строго постоянно - неговата форма ще бъде пулсираща (фиг. 62, b), а ефективната стойност на постоянното пулсиращо напрежение е коренът на 2 пъти по-малко от напрежението на върховете на максимумите на амплитудата на променлив ток. Поради това ще трябва да се поддържа умишлено високо напрежение на вторичната намотка, достигащо до 80 V 1, въпреки че 25-36 V е достатъчно, за да поддържа изгарянето на дъгата и отлагането на метал в зоната на заваряване.
1 . Напрежението на изхода на заваръчния източник не трябванадвишава 80 V съгласно изискванията за електрическа безопасност в съответствие с GOST 95-77E.
Фиг. 62. Изглаждане на пулсациите на изправен ток:а - променлив ток на изхода на ST; 6 - пулсиращо напрежение след диодния мост; c - рязко падаща характеристика на SA, когато пулсациите се изглаждат от кондензатор; g - изглаждане на пулсациите от дросела; e - изглаждане на пулсации от кондензатор
Разбира се, допълнителните волта ще бъдат отразени под формата на прекалено голяма маса и размери на SA, повишена консумация на електроенергия. Чрез намаляване на напрежението, преобразувано във вторичната верига до 36 V, е възможно да се облекчи теглото на устройството с 5-6 пъти и да се намали размерът му до приемлив за носене, като същевременно се подобрят други работни характеристики. Но как да запалите дъга с намотка с ниско напрежение?
За да се изгладят вълните на напрежението, един от проводниците на токоизправителя е свързан към държача на електрода чрез дросел (фиг. 62, d 2).
2 Това показва свързването на SA за заваряване на тънка ламарина на "обратен" поляритет: "+" на електрода, "-" на детайла.
Това е намотка от 10-15 оборота на медна шина с напречно сечение 25-35 mm 2, навита на всяко ядро, например от магнитен стартер.
Но кардиналното решение на проблема беше въвеждането на голям кондензатор във вторичната верига на диодния мост. В резултат на това изходното напрежение се увеличава почти 1,5 пъти, а SA характеристиката също се оказва рязко падаща (фиг. 62, c).
Първоначалното повишено напрежение, създадено от кондензатора, улеснява запалването на дъгата. И когато потенциалът на заваръчния електрод падне до напрежението на вторичната намотка на трансформатора (работна точка "А"), ще настъпи процес на стабилно изгаряне на дъгата с отлагане на метал в зоната на заваряване. За създаване на такива"енергийно чудо", е необходим кондензатор с капацитет 5000-10000 микрофарада. В този случай той ще бъде зареден на празен ход до нивото на максималното напрежение по амплитуда.
Особено се препоръчва да се инсталира кондензатор в случай, че източникът на захранване има ниско изходно напрежение (по-малко от 40 V) и има затруднения в момента на запалване на заваръчната дъга. В този случай е по-добре да включите кондензатора чрез съпротивление от 0,5-1,5 ома (фиг. 62, д). Наличието на резистор се дължи на факта, че в момента на запалване на дъгата краят на електрода докосва метала на продукта, т.е. късо съединение. Ако няма съпротивление в кондензаторната верига, тогава възниква мигновено разреждане на голям кондензатор, силен токов импулс е придружен от силно щракване и често разрушаването на върха на електрода или моменталното му заваряване към метала на продукта. Много е неудобно да работите с такъв източник, пукането на изхвърлянията ви лази по нервите. Допълнителен резистор ограничава тока, изглажда разряда на кондензатора, което прави запалването на дъгата по-лесно и по-меко.