Schweißen mit Gleichstrom. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schweißgeräte

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Die Vorteile von Gleichstrom-Schweißgeräten gegenüber ihren „Wechselstrom-Gegenstücken“ sind allgemein bekannt. Dazu gehören die sanfte Lichtbogenzündung, die Möglichkeit, dünnwandige Teile zu verbinden, weniger Metallspritzer und das Fehlen unverschweißter Bereiche. Es gibt nicht einmal das störende (und, wie sich herausstellte, für Menschen schädliche) Knistern. Und das alles, weil das Hauptmerkmal von Wechselstromschweißgeräten fehlt – das intermittierende Brennen des Lichtbogens, wenn die Versorgungsspannung sinusförmig durch Null fließt (Abb. 1).

Reis. 1. Diagramme zur Erläuterung des Schweißprozesses bei Wechselstrom (a) und Gleichstrom (b).

Wenn man von den Diagrammen zu realen Strukturen übergeht, kann man auch nicht umhin zu bemerken: Um das Schweißen zu verbessern und zu erleichtern, werden in Wechselstrommaschinen leistungsstarke Transformatoren (der Magnetkern besteht aus speziellem Elektroeisen mit steil abfallender Kennlinie) und eine bewusst hohe Leistung verwendet Spannung in der Sekundärwicklung, die bis zu 80 V erreicht, obwohl 25–36 V ausreichen, um die Lichtbogenverbrennung und die Metallablagerung in der Schweißzone aufrechtzuerhalten. Sie müssen die unerschwinglich große Masse und die Abmessungen des Geräts in Kauf nehmen und erhöhen Energieverbrauch. Durch die Reduzierung der in den Sekundärkreis umgewandelten Spannung auf 36 V können Sie das Gewicht des „Schweißgeräts“ um das Fünf- bis Sechsfache reduzieren, seine Abmessungen auf die Größe eines tragbaren Fernsehers bringen und gleichzeitig andere Betriebseigenschaften verbessern.

Aber wie zündet man einen Lichtbogen mit einer Niederspannungswicklung?

Die Lösung bestand darin, eine Diodenbrücke mit einem Kondensator in den Sekundärkreis einzuführen. Dadurch wurde die Spannung am Ausgang des modernisierten „Schweißers“ um fast das 1,5-fache erhöht. Die Meinung von Experten hat sich in der Praxis bestätigt: Bei Überschreiten der 40-Volt-Gleichstromgrenze zündet der Lichtbogen problemlos und brennt gleichmäßig, sodass Sie auch dünnes Karosseriemetall schweißen können.

Reis. 2. Schematische Darstellung der DC-Schweißmaschine

Letzteres ist jedoch leicht erklärt. Durch die Einführung einer großen Kapazität in den Stromkreis fallen auch die Kennlinien des Schweißgeräts steil aus (Abb. 3). Die durch den Kondensator erzeugte anfängliche erhöhte Spannung erleichtert die Zündung des Lichtbogens. Und wenn das Potential an der Schweißelektrode auf U2 des Transformators (Arbeitspunkt „A“) sinkt, kommt es zu einem stabilen Lichtbogenbrennen mit Metallablagerungen in der Schweißzone.

Reis. 3. Volt-Ampere-Kennlinie des "Schweißers"

Der vom Autor empfohlene „Schweißer“ kann sogar zu Hause zusammengebaut werden, wobei als Basis ein 220-36/42-V-Industrie-Leistungstransformator verwendet wird (dieser wird normalerweise in sicheren Beleuchtungssystemen und zur Stromversorgung von Niederspannungs-Werksanlagen verwendet). Nachdem Sie sichergestellt haben, dass die Primärwicklung, die normalerweise 250 Windungen isolierten Drahtes mit einem Querschnitt von 1,5 mm2 enthält, intakt ist, überprüfen Sie die Sekundärwicklungen. Ist ihr Zustand unwichtig, wird ohne Reue alles (mit Ausnahme einer funktionsfähigen Netzwicklung) entfernt. Und in den frei gewordenen Raum wird eine neue Sekundärwicklung gewickelt (bis das „Fenster“ gefüllt ist). Bei einem empfohlenen Transformator mit einer Leistung von 1,5 kVA sind dies 46 Windungen einer Kupfer- oder Aluminiumschiene mit einem Querschnitt von 20 mm2 bei guter Isolierung. Darüber hinaus eignet sich als Bus durchaus ein Kabel (oder mehrere zu einem Bündel verdrillte isolierte Einzeladern) mit einem Gesamtquerschnitt von 20 mm2.

Die Wahl des Querschnitts der Elektroden hängt von der Leistung des Transformators ab

Die Gleichrichterbrücke kann aus Halbleiterdioden mit einem Betriebsstrom von 120-160 A aufgebaut und auf 100x100 mm großen Kühlkörpern montiert werden. Am bequemsten ist es, eine solche Brücke in einem Gehäuse mit einem Transformator und einem Kondensator unterzubringen und einen 16-Ampere-Schalter, ein „Ein“-Signallichtauge sowie „Plus“- und „Minus“-Anschlüsse an die vordere Textolite-Platte zu bringen (Abb. 4). Und für den Anschluss an den Elektrodenhalter und die Erde verwenden Sie ein Stück einadriges Kabel entsprechender Länge mit einem Kupferquerschnitt von 20-25 mm2. Der Durchmesser der Schweißelektroden selbst hängt von der Leistung des verwendeten Transformators ab.

Reis. 4. Hausgemachtes DC-Schweißgerät

Und weiter. Während der Prüfung wird empfohlen, das Gerät (10 Minuten nach dem Schweißen) vom Netz zu trennen und den thermischen Zustand des Transformators, der Diodenbrücke und des Kondensators zu überprüfen. Erst nachdem Sie sichergestellt haben, dass alles normal ist, können Sie mit der Arbeit fortfahren. Denn ein überhitzter „Schweißer“ stellt eine erhöhte Gefahrenquelle dar!

Erwähnenswert ist meiner Meinung nach unter anderem, dass das Schweißgerät mit einer Funkenschutzmaske, Handschuhen und einer Gummimatte ausgestattet sein muss. Der Ort, an dem Schweißarbeiten durchgeführt werden, ist unter Berücksichtigung der Brandschutzanforderungen ausgestattet. Darüber hinaus müssen Sie sicherstellen, dass sich keine Lappen oder andere brennbare Materialien in der Nähe befinden, und den „Schweißer“ unter Einhaltung der elektrischen Sicherheitsvorschriften über den leistungsstarken Steckverbinder der Schalttafel am Eingang des Gebäudes an das Netzwerk anschließen.

Autor: V. Konovalov, Irkutsk

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