Говоря о инверторах, нынешние сварочные аппараты этого типа обладают огромным и сложным строением, понимание которого в полном спектре поддаётся сварщику довольно непросто.
Если говорить о классическом, простом сварочном аппарате, работающем на переменном токе, то он обладает строением куда проще, нежели инвертор: фундаментальным и, по сути, единственным его элементом является трансформатор, который лишь изменяет некоторые параметры поступающего в него электрического тока (амплитуду, фазу и схожее) и всё.
Инверторный сварочный аппарат, в свою очередь, состоит из целого вороха комплектующих, общим названием которого служит имя – диодный мост.
Описание диодного моста
Диодный мост – электрическая схема, позволяющая преобразовывать переменный в постоянный (не изменяющий своё значение) или пульсирующий (равномерно изменяющий своё значение) виды тока.
Благодаря наличию этого элемента, сварочный аппарат позволяет работать с видами тока прямого/постоянного рода, который имеет некоторое превосходство над переменным током, а именно:
- Более стабильное горение сварочной дуги: это позволяет начинающим сварщикам работать легче и лучше;
- Меньший разброс раскалённых капель металла: это позволяет меньше опасаться ожогов на своём теле;
- Возможность работать в разной пространственной ориентации: это позволяет накладывать вертикальные и даже потолочные швы на поверхности металла;
- Возможность выбора полярности:
- Прямой: это позволяет работать с большой концентрацией тепла, увеличенной силой тока, стабильно горящей дугой и, как следствие, с более глубокими сварочными ваннами, но надо это в низколегированных металлах с большой толщиной;
- Обратной: это позволяет работать с меньшей концентрацией тепла, широкими сварочными ванными и сниженной температурной деформацией металла, что позволяет сваривать более высоколегированные и тонкие виды металлов и поверхностей;
Безусловно, у постоянного тока есть и минусы, но о них у нас есть отдельная статья, сейчас вернёмся к диодному мосту.
Устройство диодного моста
Как ни удивительно, но диодный мост состоит из диодов – электронных полупроводниковых приборов, пропускающих ток в одном направлении. Они есть разных видов, но в инверторе чаще всего используют простые силовые выпрямительные диоды, соединённые в одну цепь.
В диодном мосте возможно применение полупроводниковых диодов совершенно разных видов и составов, например, селеновых или германиевых, но принцип работы диодного моста остаётся прежним – он выравнивает ток. Для поставленной задачи существуют такие виды применяемых полупроводников:
- Светодиоды;
- Фотодиоды;
- Инфракрасные диоды;
- Силовые/выпрямительные диоды;
- Тиристоры;
- Иммисторы (двойные тиристоры);
- Варикапы (ёмкостные диоды);
- Кенотроны (ламповые диоды);
- Игнитроны (ртутные диоды);
- Нормисторы/стабисторы;
- Диоды Зенера (стабилитроны);
- Диоды Шотки.
Все вышеперечисленные типы полупроводниковых вентилей обладают разными физическими и химическими характеристиками, строением, ценой, коэффициентом полезного действия и, в следствии, применением, но у всех них принцип работы основывается на одном или нескольких электронно-дырочных (p-n) переходах, при работе которых изменяется тип проводимости и ток пропускается в только в одну сторону, что полностью оправдывает название «полупроводник».
Принцип работы диодного моста в сварочном аппарате
Так как инверторный сварочный аппарат в большинстве своём работает от переменного однофазного тока «из розетки», то говорить, собственно, мы будем о принципе работы классического четырёхдиодного однофазного полного моста.
Сам принцип работы этого вида диодного моста не очень сложный: как известно, переменный ток – равномерно колеблющаяся с частотой 50 Гц от «минуса» к «плюсу» синусоида.
Диод моста не пропускает половину синусоиды (полуволну), что идёт к «минусу», а задерживает её на одном уровне и проходя через остальные диоды, задержанная половина волны начинает колебаться в противоположную сторону, к «плюсу», и мы получаем из однополупериодной волны двухполупериодную, которую принято называть пульсирующим током.
Частота волны при этом увеличивается вдвое, а напряжение тока – наоборот, уменьшается вдвое, что нужно принимать ко вниманию.
После этого пульсирующий ток проходит через фильтры (например, RC-фильтр), после чего волна либо сглаживается, либо частота вовсе выравнивается в 0 Гц, что и называется постоянным родом тока, в котором можно при помощи инверторого блока, трансформатора, другого выпрямителя и электронного блока изменять параметры под себя.
Построение диодного моста дома
Мы поясним всё на примере простого полного четырёхдиодного моста, используемого в сварочных аппаратах.
Для сборки нам нужны диоды одинаковых параметров: коэффициента выпрямления, сопротивления, напряжения, частоты без снижения режимов, а также силы прямого и обратного тока. Это важно, так как в зависимости от идентичности параметров зависит коэффициент полезного действия, габариты и стабильность работы диодного моста.
Для общего понимания: диод типа V200 – неплохой вариант для нашей задачи, ознакомьтесь с его параметрами и выбирайте четыре одинаковых диода, отталкиваясь от параметров марки этого диода. Каждый диод требует отвода тепла для предотвращения перегрева и, в результате, сгорания, посему мы должны к диодам подобрать и радиаторы – элементы для отвода тепла.
Как возможно помним, отличный теплопроводящий материал – алюминий, поэтому радиаторы можно выбрать из него. Но надо иметь ввиду, что алюминий также и токопроводящий, поэтому соприкосновения радиаторов в цепи быть не должно для предотвращения короткого замыкания.
После этого все 4 элемента нужно между собой соединить: два диода – катод к катоду, два оставшихся – анод к аноду, после чего остальные концы нужно соединить в квадрат и всё, диодный мост – готов.
Нужно понимать, что у диодного моста домашнего производства есть недостатки в лице габаритов, ограничения силы тока и немалого потребления электроэнергии, но если нет возможности купить готовый диодный мост и Вы умеете работать с пайкой электротехнических приборов – берите схему этого моста на заметку.
Вердикт
Скорее всего, тема, о которой мы постарались Вам поведать сегодня – очень и очень непростая, а для только столкнувшихся с ней людей она выглядит как тайна, окутанная мраком.
Мы постарались объяснить Вам самые фундаментальные принципы строения одного из основных элементов сварочного инвертора – диодного моста – но это ещё далеко не вся теоретическая информация, нужная для полного понимания принципов его работы.
Если Вы желаете углубиться в понимание этой темы сильнее – изучите фундаментальные принципы электротехники, особенно теорию строения сварочного аппарата и диодного моста, и приведённая в статье информация заиграет у Вас в голове новыми красками.
Делитесь впечатлениями от работы с диодным мостом и дополняйте статью теоретическими знаниями с коллегами ниже. Удачи Вам в труде!
