Сварочный аппарат своими руками, сварочный трансформатор

Сварочный аппарат своими руками, сварочный трансформатор

Бескорпусные сварочные диоды с повышенной стойкостью к электротермоциклированию — Силовая электроник

Компания «Протон-Электротекс» расширяет номенклатуру сварочных диодов в таблеточном исполнении (рис. 1). Первым подобным устройством, выпущенным компанией, был прибор Д053-7100 с блокирующим напряжением до 400 В при температуре +170 °С.

Рис. 1. Сварочные диоды в таблеточном исполнении, выпускаемые ЗАО «Протон-Электротекс»

Данные изделия применяются в основном в машинах контактной сварки. В настоящее время требуются диоды, способные пропускать большие токи, чтобы была возможность сократить число параллельно включенных приборов. Для этих целей был разработан Д063-11500 с блокирующим напряжением до 600 В при температуре +180 °С. Основные характеристики сварочных диодов в таблеточном исполнении, выпускаемых компанией, представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики сварочных диодов

Параметр Д053-7100 Д063-11500
Максимальный диаметр корпуса, мм 59,5 76
Диаметр контактных поверхностей корпуса, мм 44,4 57
Высота корпуса, мм 8,5 8
Повторяющееся импульсное обратное напряжение URRM при Tjmax, В 400 600
Средний прямой ток ITAV, А 7100 [Tc = +84,5 °C] 11500 [Tc = +94 °C]
Максимальное пороговое напряжение UTO при Tjmax, В 0,7 0,74
Динамическое сопротивление rT при Tjmax, мОм 0,029 0,018
Импульсное прямое напряжение UFM при Tj = +25 °С, В 1,05 [IFM = 5000 А] 0,88 [IFM = 6300 А]
Тепловое сопротивление p-n-переход–корпус Rthj-c, °С/Вт 0,010 0,006
Температура p-n-перехода Tjmax, °С +170 +180
Масса, г 140 220

Особенностью работы диодов в сварочных машинах являются краткосрочные циклы пропускания импульсов тока, приводящих к разогреву полупроводниковой структуры, и затем дальнейшее ее охлаждение, связанное с ограничениями на время непрерывной работы сварочных машин (режим «нагрев – охлаждение»). В результате приборы подвергаются циклическому термомеханическому стрессу. Определяющими параметрами являются пиковый ток, время работы и время отдыха. Все это диктует жесткие требования к статическим и динамическим характеристикам приборов.

Вследствие неравномерного распределения усилия сжатия и неоднородностей металлизации контактных поверхностей могут возникать локальные проплавы полупроводникового элемента. Один из примеров такого дефекта показан на рис. 2.

Рис. 2. Локальные проплавы полупроводникового элемента

Совершенствование конструкции сварочных диодов было необходимо для дальнейшего развития по следующим направлениям:

  • увеличение среднего прямого тока, протекающего через прибор;
  • повышение устойчивости к электротермоциклированию;
  • уменьшение статических потерь.

Эти задачи успешно решены в принципиально новых приборах «Протон-Электротекс» — бескорпусных сварочных диодах Д056-9500 и Д066-12500. Их достоинства:

  • Отсутствие керамического корпуса позволяет оптимизировать массо-габаритные характеристики.
  • Из-за сокращения числа контактирующих поверхностей уменьшено значение теплового сопротивления, что позволяет этим приборам пропускать большие токи даже при существенных перепадах температуры.

Сварочные диоды должны выдерживать до нескольких миллионов циклов сварки. В целях обеспечения повышенной стойкости к электротермоциклированию сотрудниками компании ведется освоение перспективной технологии низкотемпературного спекания на основе серебряной пасты.

По сравнению со стандартным процессом сплавления технология низкотемпературного спекания дает ряд важных преимуществ:

  • сокращение дефектов в кремниевой пластине;
  • снижение механических напряжений в области шва.

Новый технологический процесс позволяет соединить кремниевые пластины с термокомпенсатором посредством спекания под высоким давлением порошка из наночастиц серебра. Хорошая теплопроводность и коэффициент теплового расширения данного материала делают его пригодным для соединения кремниевых пластин с термокомпенсатором. Для обеспечения оптимальных режимов применяется гидравлический пресс, позволяющий регулировать температуру и усилие сжатия. Кроме того, для уменьшения значений электрического и теплового сопротивлений, а также для улучшения механической стойкости контактных поверхностей производится напыление дополнительных слоев на поверхности анода и катода. Все это позволяет существенно улучшить характеристики сварочных диодов, технический уровень которых соответствует самым жестким современным требованиям к данной группе приборов (рис. 3).

Читайте также:  Было-стало как изменились гоночные КАМАЗы за 30 лет – Коммерческий транспорт – АТИ, Приволжье Систем

Рис. 3. Бескорпусные сварочные диоды, разработанные ЗАО «Протон-Электротекс»

Основные характеристики бескорпусных сварочных диодов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Основные характеристики бескорпусных сварочных диодов

Параметр Д056-9500 Д066-12500
Максимальный диаметр прибора, мм 56 65
Диаметр катода, мм 50 58
Высота корпуса, мм 5 5
Повторяющееся импульсное обратное напряжение URRM при Tjmax, В 600 600
Средний прямой ток ITAV, А 9500 [Tc = +84 °C] 12500 [Tc = +90 °C]
Максимальное пороговое напряжение UTO при Tjmax, В 0,7 0,7
Импульсное прямое напряжение UFM при Tj = +25 °С, В 1,05 [IFM = 6300 А] 0,95 [IFM = 6300 А]
Динамическое сопротивление rT при Tjmax, мОм 0,040 0,027
Тепловое сопротивление p-n-переход–корпус Rthj-c, °С/Вт 0,0062 0,0047
Температура p-n-перехода Tjmax, °С +180 +180
Масса, г 110 155

В процессе проектирования новых сварочных диодов, чтобы выяснить, как отразится изменение технологии легирования пластины на распределении примесных атомов и характеристиках самих устройств, были рассчитаны профили легирования и некоторые характеристики приборов, изготовленных по следующим технологиям:

  • Стандартная технология: исходная пластина легируется фосфором, а затем бором.
  • Измененная технология (опытный образец 2): исходная пластина сначала легируется бором и алюминием, затем загоняется фосфор, после чего осуществляется одновременная разгонка бора, алюминия и фосфора в течение 24, 32 и 48 ч (2а, 2b, 2c на рис. 4 соответственно).

Распределение примесных атомов в полупроводниковой структуре сварочных диодов, изготовленных по стандартной технологии, а также в опытном образце 2 полупроводниковой структуры, изготовленном по измененной технологии, показано на рис. 4. Исходному уровню легирования n-кремния соответствует голубая пунктирная линия.

Рис. 4. Распределение примесных атомов фосфора (синие кривые), бора и алюминия (красные кривые) по полупроводниковой структуре сварочных диодов, изготовленных по стандартной технологии (жирные пунктирные кривые), и в опытном образце 2, изготовленном с использованием одновременной разгонки бора, алюминия и фосфора

ВАХ приборов, изготовленных по стандартной и измененной технологиям, рассчитанные при помощи программы Techdiod, представлены на рис. 5. Оценочные значения некоторых других характеристик этих приборов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Оценка некоторых характеристик сварочного диода, изготовленного по стандартной технологии, и опытного образца 2 этого диода*

Прибор hn, мкм hb, мкм hp, мкм VT0, В
(+25/+170 °С)
rT, мОм
(+25/+170 °С)
Стандартный 61,44 84,95 33,61 0,758/0,705 0,037/0,028
Образец 2а 40,77 40,95 98,27 0,751/0,691 0,020/0,016
Образец 2б 46,87 20,45 112,68 0,748/0,686 0,012/0,011
Образец 2в 43,37 136,63 0,744/0,677 0/0,002

Примечание: * hn — толщина катодной n + -области; hp — толщина анодной p + -области; hb — толщина n-базы; VT0 — пороговое напряжение, rT — дифференциальное сопротивление.

Рис. 5. ВАХ сварочного диода, изготовленного по стандартной технологии (жирные пунктирные кривые), и опытного образца 2, изготовленного с использованием одновременной разгонки бора, алюминия и фосфора

Дополнительное легирование полупроводниковой структуры сварочных диодов алюминием приводит к уменьшению значений порогового напряжения UTO и импульсного прямого напряжения UFM, что снижает значение выделяемой мощности при работе и позволяет сварочным диодам пропускать большие токи при заданном охлаждении.

Это особенно важно при работе в импульсном режиме, когда через прибор пропускают импульсы тока, приводящие к циклическому разогреву и охлаждению полупроводниковой структуры. Уменьшение выделяемой мощности при работе способствует снижению перепада температур ΔT (в цикле режима «нагрев – охлаждение»), что в итоге увеличивает число возможных циклов сварки.

Сварочный диод

Сварочный диод представляет собой высоковольтный выпрямительный диод, который обычно используется на сварочном аппарате средней частоты, сварочный аппарат MFDC для точечной сварки, сварочный аппарат для сварки швов. Как сварочный выпрямительный выход. Мы являемся крупнейшим в Китае производителем сварочных диодов. Серия сварочных диодов включает в себя 7100A / 9000A / 12000A дом Тип сварочных диодов и 10500A / 13500A бесщеточный тип сварочных диодов. Из-за стабильного качества и длительного рабочего времени, завоевал похвалу многих клиентов, например, Производитель сварочных роботов, производители сварочных роботов, производители автомобилей и т. Д.

Читайте также:  Нормы расхода топлива для КАМАЗА

Сварочные диоды Особенности:

1, высокий потенциал прямого тока

2, низкие потери при прямом и обратном восстановлении

3, большой ток до 13500A

4, частота: 1000 Гц-2000 Гц

Сварочные диоды Типичные области применения:

1, среднечастотная сварочная машина постоянного тока (MFDC)

Машина для точечной сварки, Машина для сварки швов

2, IT сварочный трансформатор, трансформатор робота-пушки

Таблица номеров деталей сварочных диодов:

Part No. IF(AV) VRRM IFSM Outline
ZP4000A/200V-400V 4000A 200V-400V 45KA D1
ZP7100A/200V-400V 7100A 200V-400V 55KA D1
ZP10500A/200V-400V 10500A 200V-400V 70KA D18
ZP12000A/200V-400V 12000A 200V-400V 85KA D2
ZP13500A/200V-400V 13500A 200V-400V 85KA D19
ZP16000A/200V-400V 16000A 200V-400V 120KA D3
ZP18000A/200V-400V 18000A 200V-400V 120KA D20

Схема контура сварочного диода:

(D1-D3: диод выпрямителя корпуса. D18-D20: бездозовый выпрямительный диод)

Download Welding Diodes Datasheet:

Диоды для сварочного аппарата

Автор: Игорь

Дата: 09.11.2017

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Конструкция аппарата для проведения сварки «напичкана» разнообразными компонентами и узлами, которые приводят в действие основную «начинку» оборудования, и диодный мост сварочного полуавтомата является ведущим и связующим компонентом. Какую основную роль играет данный узел и компонент для технологического промышленного оборудования? Согласно общей терминологии, диоды для сварочного аппарата – это уникальный полупроводниковый элемент конструкции прибора, который функционирует по принципу традиционной схеме p-n-перехода. Главное предназначение такого узла, это преобразование входящего типа энергии, который имеет определённые характеристики в другой тип.

Диодный мост для сварочного аппарата

Какие типы устройства используются в сварочном оборудовании?

Сегмент элементов для технологического оборудования – сварочные силовые диоды представлены разнообразными вариантами, которые имеют уникальные характеристики и принципиальные значения для выполнения действия. Ниже приведём подробную спецификацию диодов для сварочного оборудования.

Название Целевое предназначение
Светодиоды Специальный полупроводник, формирующий в контуре условное оптическое излучение в процессе прохождения действующего электрического тока.
Выпрямительные Внутренне сопротивление данных компонентов не имеют какого-либо сопротивления (внутренний вид). Величина сопротивления будет зависеть непосредственно от напряжения, подаваемого на диод.
ИК диод Используется для оборудования технологической части сварки, в котором предусмотрено дистанционное управление работой сварочной техники.
Фотодиоды Основной принцип функционирования и прямой работы компонента заключается в преобразовании светового потока в электрический тип.
Стабилитрон Такой вариант используется для постоянного источника снабжения током. Основное функциональное предназначение – пороговое, то есть, достижение определённого значения напряжения для аппарата. Есть подкатегория стабисторы, которые предназначены для малых мощностей и напряжений.
Варикапы (ёмкостные диодные комплексы) Принцип действия диода для сварочного инвертора аналогичен конденсаторному устройству. Принцип эффективной части работы заключается в обратном варианте напряжения, при котором изменяется барьерная составляющая ёмкостных характеристик.
Диоды категории Шотки Для этих типов диодов характерно малое падение напряжения и очень высокая скорость, которые не накапливают и на рассасывают основные характеристики накопителей. В конструктивной части такие диоды имеют вид пластин, которые покрыты специальной высокоомной эпитаксиальной формовочной плёнкой. Основным материалом и компонентом служит кремниевая основа. Компоненты диода Шотки используется, как правило, в переключательных схемах.
Тиристоры Используется два вида и технологического состояния – открытый или закрытый. Для закрытого варианта приемлема низкая проводимость, в то время как для открытого способа высокая категория полупроводниковой проводимости. Функциональное значение диодного моста сварочного инвертора заключается в динамичном режиме постоянного перехода из одного состояния в другое, причём под воздействием основного сигнала.
Иммисторы Имеют параллельный вариант подключения, в котором используется два тиристора. Такой вариант используется для аппаратов с переменным источником напряжения.

Главным критерием для всех типов диодных конструкций является значение силы тока. Согласно вышеописанной системе, предусмотрено разделение на такие виды диодов, вне зависимости от названия:

  • Малая мощность, с показателем до 3*102 ma;
  • Средний параметр мощности – 3*102 ma – 10А;
  • Максимальный показатель – от 10 Ампер.

Конструктивные особенности диодных мостов для сварочного оборудования

Заводские условия производства производственной аппаратуры предусматривают функциональное изготовление диодного моста для сварочного аппарата, которые подразделяются на точечный или плоскостной вариант применения.

В таблице, приведённой свыше можно отметить, что схема сварочного диодного моста также зависит от того, какой основной материал используется в технологии производства оборудования, в частности:

  • Германий;
  • Кремний;
  • Арсенид Галия;
  • Фосфид Индия.

Диоды для сварочного полуавтомата

Предназначение функционального типа монтажа сварочных диодов трансформатора своими руками предусматривает реализацию таких принципиальных схем и характеристик работы устройства промышленного оборудования с использованием диодных компонентов:

  • Выпрямительный тип применения;
  • Импульсивное устройство;
  • Универсальный вариант исполнения;
  • Варикап;
  • Устройство с использованием стабилитрона;
  • Стабисторная технология;
  • Туннельный тип моста;
  • Обращённое возвратное исполнение;
  • Лавинно-пролётный диодный комплекс;
  • Тиристоры;
  • Фотодиодная система;
  • Точные светодиоды;
  • Оптроны.

Сборка конструкции осуществляется при наличии четырёх компонентов мощных сварочных диодов, которые имеют функциональный тип пропускать ток за определённый полупериод. Главная сущность любого диодного комплекса, это нормальное преобразование переменного тока входящего варианта исполнения в пульсирующую категорию.

Главная схематическая часть подключения диодов для сварочного аппарата ДЛ-132-80-10 заключается в следующем:

  • Два компонента расположены в общей схеме по последовательному принципу подсоединения, и имеют равную направленность друг к другу;
  • Два оставшихся компонента также подключены по последовательному варианту соединения, но направленность идёт друг от друга (то есть противоположный тип исполнения).

Первые два типа диодов осуществляют только положительную функцию переменного тока, а оставшиеся два типа – отрицательные компоненты, делая соответствующую обрезку.

Почему необходимо осуществлять доработку сварочного оборудования?

Как правило, диоды используют только в том случае, если необходимо осуществить какую-то доработку оборудования, при этом основными причинами переработки технологического оборудования являются:

  • Явные перебои в сети с напряжением. Аппараты с низкими характеристиками ,могут вообще не запуститься по причине сбоя напряжения в сети;
  • Диодный мост поможет улучшить качество сварного шва;
  • Можно упростить сложную задачу эффективного «зажжения» дуги при существующем номинальном или имеющемся минимальном типе напряжения;
  • Можно увеличить тепловые характеристики режима работы при долгосрочной эксплуатации сварочного оборудования;
  • Диодный мост улучшает параметры создания определённой степени электрической дуги.

Используя обычную схему диодного моста, вы добьётесь резкого снижения выпрямительного варианта напряжения, которое зависит, прежде всего, от повышенного режима тока нагрузки в момент запуска имеющейся дуги, тем самым будут затруднены сварочные работы.

Схема сварочного аппарата с диодным мостом

Проблему можно решить одним из способов – применяем электролитический конденсатор больших значений ёмкостных характеристик или производим полную замену принципиальной схемы устройства.

Лучшим вариантом для сборки является применение технологий по категориям диодов Д161 или В200. Даже если они имеют разные параметры проводимости монтаж можно производить без способа крепления при помощи шпилек. Модернизация образцового оборудования допускается только в том случае, если вы знаете принципиальные характеристики устройства и схемы их применения на практике.

Ссылка на основную публикацию
Сварка глушителя своими руками — как заварить и что для этого нужно
Можно ли холодной сваркой заварить глушитель Выхлопная система — это не самая простая часть автомобильной конструкции. Достаточно часто она подвергается...
Самые надежные кроссоверы 2019-2020
Бюджетные кроссоверы 2019-2020 года - Дешевые и надежные внедорожники За счёт того, что рубль стал слабее за этот год, многие...
Самые недорогие в обслуживании автомобили
Какие автомобили самые надежные и недорогие в обслуживании в России Покупка транспортного средства — это серьезные затраты даже для весьма...
Сварка дисков для автомобиля своими руками
Сварка литых дисков аргоном технология, подготовка, выбор электрода, порядок выполнения работ В процессе эксплуатации литой автомобильный диск может получить значительные...
Adblock detector