Говорячи про інвертори, нинішні зварювальні апарати цього типу мають величезну і складну будову, розуміння якої в повному спектрі піддається зварювальникові досить непросто.
“Якщо говорити про класичний, простий зварювальний апарат, що працює на змінному струмі, то він має будову куди простіше, ніж інвертор: фундаментальним і, по суті, єдиним його елементом є трансформатор, який лише змінює деякі параметри електричного струму, що надходить в нього (амплітуду, фазу і таке) і все.
Інверторний зварювальний апарат, у свою чергу, складається з цілого купу комплектуючих, загальною назвою якого є ім’я – діодний міст.
Опис діодного мосту
Діодний міст – електрична схема, що дозволяє перетворювати змінний на постійний (не змінює своє значення) або пульсуючий (рівномірно змінює своє значення) види струму.
Завдяки наявності цього елемента, зварювальний апарат дозволяє працювати з видами струму прямого/постійного роду, який має деяку перевагу над змінним струмом, а саме:
- Більш стабільне горіння зварювальної дуги: це дозволяє зварювальникам-початківцям працювати легше і краще;
- Менший розкид розжарених крапель металу: це дозволяє менше остерігатися опіків на своєму тілі;
- Можливість працювати в різній просторовій орієнтації: це дозволяє накладати вертикальні та навіть стельові шви на поверхні металу;
- Можливість вибору полярності:
- Прямий: це дозволяє працювати з великою концентрацією тепла, збільшеною силою струму, дугою, що стабільно горить, і, як наслідок, з більш глибокими зварювальними ваннами, але треба це в низьколегованих металах з великою товщиною;
- Зворотній: це дозволяє працювати з меншою концентрацією тепла, широкими зварювальними ванними та зниженою температурною деформацією металу, що дозволяє зварювати більш високолеговані та тонкі види металів та поверхонь;
Безперечно, у постійного струму є і мінуси, але про них у нас є окрема стаття, зараз повернемося до діодного мосту.
Пристрій діодного моста
Як не дивно, але діодний міст складається з діодів – електронних напівпровідникових приладів, що пропускають струм в одному напрямку. Вони є різних видів, але в інвертор найчастіше використовують прості силові випрямні діоди, з’єднані в один ланцюг.
У діодному мосту можливе застосування напівпровідникових діодів різних видів і складів, наприклад, селенових або германієвих, але принцип роботи діодного мосту залишається колишнім – він вирівнює струм. Для поставленого завдання існують такі види напівпровідників, що застосовуються:
- Світлодіоди;
- Фотодіоди;
- Інфрачервоні діоди;
- Силові/випрямляючі діоди;
- Тиристори;
- Іммістори (подвійні тиристори);
- Варикапи (ємнісні діоди);
- Кенотрони (лампові діоди);
- Ігнітрони (ртутні діоди);
- Нормістори/стабистори;
- Діоди Зенера (стабілітрони);
- Діоди Шотки.
Всі вищеперелічені типи напівпровідникових вентилів мають різні фізичні і хімічні характеристики, будову, ціну, коефіцієнт корисної дії і, в наслідок, застосування, але у всіх них принцип роботи ґрунтується на одному або декількох електронно-діркових (pn) переходах, при роботі яких змінюється тип провідності і струм пропускається тільки в один бік, що повністю виправдовує назву «напівпровідник».
Принцип роботи діодного мосту у зварювальному апараті
Так як інверторний зварювальний апарат здебільшого працює від змінного однофазного струму «з розетки», то говорити, власне, ми будемо про принцип роботи класичного чотиридіодного однофазного повного мосту.
Сам принцип роботи цього виду діодного мосту не дуже складний: як відомо, змінний струм – рівномірно коливається з частотою 50 Гц від “мінуса” до “плюсу” синусоїда.
Діод мосту не пропускає половину синусоїди (напівхвилю), що йде до «мінуса», а затримує її на одному рівні і проходячи через інші діоди, затримана половина хвилі починає коливатися в протилежний бік, до «плюсу», і ми отримуємо з однонапівперіодної хвилі двонапівперіодну , яку прийнято називати пульсуючим струмом
Частота хвилі при цьому збільшується вдвічі, а напруга струму – навпаки, зменшується вдвічі, що потрібно брати до уваги.
Після цього пульсуючий струм проходить через фільтри (наприклад, RC-фільтр), після чого хвиля або згладжується, або частота вирівнюється в 0 Гц, що і називається постійним родом струму, в якому можна за допомогою інверторого блоку, трансформатора, іншого випрямляча і електронного блоку змінювати параметри під себе.
Побудова діодного мосту будинку
Ми пояснимо все на прикладі простого повного чотиридіодного моста, що використовується у зварювальних апаратах.
Для зборки нам потрібні діоди однакових параметрів: коефіцієнта випрямлення, опору, напруги, частоти без зниження режимів, а також сили прямого і зворотного струму. .”
Для загального розуміння: діод типу V200 – непоганий варіант для нашого завдання, ознайомтеся з його параметрами та вибирайте чотири однакові діоди, відштовхуючись від параметрів марки цього діода. Кожен діод вимагає відведення тепла для запобігання перегріву і, в результаті, згоряння, тому ми повинні до діодів підібрати радіатори – елементи для відведення тепла.
Як можна пам’ятати, чудовий теплопровідний матеріал – алюміній, тому радіатори можна вибрати з нього. Але треба мати на увазі, що алюміній також і струмопровідний, тому зіткнення радіаторів у ланцюзі не повинно бути для запобігання короткому замиканню.
Після цього всі 4 елементи потрібно між собою з’єднати: два діоди – катод до катода, два залишилися – анод до анода, після чого інші кінці потрібно з’єднати в квадрат і все, діодний міст – готовий.
Потрібно розуміти, що діодний мост домашнього виробництва має недоліки в особі габаритів, обмеження сили струму і чималого споживання електроенергії, але якщо немає можливості купити готовий діодний міст і Ви вмієте працювати з пайкою електротехнічних приладів – беріть схему цього мосту на замітку.
Вердикт
Швидше за все, тема, про яку ми постаралися Вам розповісти сьогодні – дуже і дуже непроста, а для людей, що тільки зіткнулися з нею, вона виглядає як таємниця, оповита мороком.
“Ми постаралися пояснити Вам фундаментальні принципи будови одного з основних елементів зварювального інвертора – діодного мосту – але це ще далеко не вся теоретична інформація, потрібна для повного розуміння принципів його роботи.”
Якщо Ви бажаєте заглибитись у розуміння цієї теми сильніше – вивчіть фундаментальні принципи електротехніки, особливо теорію будови зварювального апарату та діодного мосту, та інформація, що наведена у статті, заграє у Вас у голові новими фарбами.
Діліться враженнями від роботи з діодним мостом та доповнюйте статтю теоретичними знаннями з колегами нижче. Успіхів Вам у праці!