Постоянный ток (DC) для сварочных работ

О чем речь? Постоянный ток (DC) – это ток, который всегда движется в одном направлении, не меняя своей величины. Однако последний признак на практике не встречается, так как из-за особенностей приборов величина тока подвержена изменениям.

На что обратить внимание? В сварочных работах используются постоянный и переменный токи. Выбор каждого из них повлияет на качество шва, поэтому важно понимать разницу между ними.

Суть постоянного тока DC

Постоянный ток принято обозначать аббревиатурой DC от английского названия Direct Current – постоянное направление. Для корректного расчета электрических схем, силовых агрегатов или другого подключаемого оборудования и простой стабилизации параметров на практике предпочтительно пользоваться постоянным питанием или синусоидальным сигналом.

Для устранения повторяющихся помех или пульсаций достаточно фильтрации. При произвольных изменениях тока и напряжения дело обстоит иначе, обеспечивать долгую стабильную работу аппаратов, получающих питание от таких источников, более проблематично.

Разницу потенциалов на полюсах проводников создают перемещающиеся свободные электроны. В газах, электролитных растворах и полупроводниках роль носителей заряда выполняют другие заряженные частицы, например, ионы. Для выработки и накопления энергии в ходе химических реакций используются аккумуляторы и гальванические батареи. Также для получения тока могут применяться генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Поддерживая постоянное напряжение, можно получать стабильный ток независимо от источника его поступления.

Такая аппаратура, как, например, переносное устройство, измеряющее артериальное давление, служит без замены батарей годами. Если речь идет о системе светодиодных светильников, потребление значительно выше, а значит, требуется подключение к более мощному источнику, такому как стандартная сеть 220 вольт посредством адаптера, выравнивающего напряжение и уменьшающего амплитуду до требуемого уровня.

Важно понимать, что в работе даже самого качественного прибора существуют определенные погрешности. Если питание осуществляется от электрохимических источников, происходит постепенное снижение их энергетического потенциала. Подобные явления становятся причиной непостоянства напряжения и силы тока в цепях. Постоянный ток (DC) – это движение носителей заряда в неизменном направлении. Сказанное касается и результатов трансформации полуволн одинаковой полярности.

Постоянный ток является частным случаем однонаправленного тока. Постоянство обычно рассматривают относительно силы тока, но важно понимать, что на самом деле речь должна идти именно об интенсивности движения носителей заряда в конкретном проводнике. Силу тока измеряют в амперах. Формулы, которыми пользуются для расчета, описывают взаимосвязь силы и напряжения тока с сопротивлением.

Отличие постоянного тока от переменного

Для импульсного тока также характерно неизменное направление движения заряженных частиц, поэтому его также принято называть постоянным. Однако в данном случае требуется уточнение – речь идет о постоянном токе с переменной составляющей. Также можно встретить определение такого тока как переменного с постоянной составляющей. Подобная двойственность объясняется тем, что за основу берется большая по величине составляющая, которая в конкретном случае более значима.

Помимо направленности, постоянный ток (DC) характеризуется неизменной величиной, лежащей в основе законов физики и имеющей определяющее значение при расчете параметров любой электрической цепи. Постоянная составляющая DC как среднее значение является лишь одним из параметров переменного тока.

Для тока с переменной силой и напряжением характерно отсутствие постоянной составляющей и средние значения, равные нулю. Такой ток можно наблюдать при работе конденсаторов, силовых трансформаторов, линий электропередач, бытовых электросетей и трансформаторов. К постоянным составляющим здесь можно отнести только потери, вызванные нелинейными нагрузками.

Преобразователь постоянного тока

Если необходимо изменить напряжение до заданного значения в приборе, питающемся от гальванического элемента или аккумулятора, используются преобразователи постоянного тока DC/DC, работающие на понижение или повышение.

С помощью таких приборов напряжение можно:

• сделать переменным (с заданной частотой);
• увеличить или уменьшить до нужных значений;
• выпрямить.

Устройства подобного типа принято называть импульсными инверторами. Их отличают высокий (от 60 до 90 %) коэффициент полезного действия и широкий диапазон входного напряжения, значение которого может быть меньше выходного или существенно его превышать. К примеру, с помощью инвертора увеличивается стандартное напряжение до Uвых, характерного для USB выхода на ПК. Часто можно встретить преобразователи, увеличивающие напряжение с 12 до 220 В или понижающие от 12–80 В до 5 и от 16–120 В до 12.

Сварка постоянным током

Всем знаком термин «полярность». Любая электрическая цепь имеет плюсовой и минусовой полюс. В цепях постоянного тока перемещение носителей заряда происходит строго от положительного полюса к отрицательному. Первый при этом получает больше термической нагрузки.

Отличие переменного тока (AC), как можно понять по его названию, в том, что заряженные частицы меняют направление, двигаясь то от плюса к минусу, то в обратную сторону. Частота 60 Гц, к примеру, говорит о том, что полярность меняется 120 раз за одну секунду. Для более глубокого проплавления металла заготовок пользуются прямой полярностью. Обратная обычно применяется, когда нужно сварить тонколистовые заготовки.

При работе электродами с защитной обмазкой можно использовать как прямую, так и обратную полярность, однако некоторые разновидности расходников предназначены для работы строго с одной из них.

На клеммах сварочного оборудования, как правило, обозначены «+» и «-», что позволяет мастеру правильно выбрать нужную полярность при сварке. Сварочные аппараты оснащаются специальными переключателями для изменения данной характеристики, реже сварщику приходится менять местами клеммы кабелей.

При использовании разных видов тока можно получать и различные типы сварных соединений:

1. Специалисты считают сварку переменным током менее качественной и нередко используют аппараты постоянного тока.
2. Переменным током чаще всего осуществляют сварочное соединение толстых и массивных деталей из листового металла, быструю наплавку присадочного материала, высокочастотную TIG-сварку. Кроме того, его используют для получения стабильной дуги при сварке на высоком токе (обычно – при применении электродов со стержнями большого диаметра).
3. Переменный ток можно использовать для сварки намагниченного металла. Благодаря постоянно меняющемуся направлению движения электронов магнитное поле не влияет на сварочную дугу.
4. При сварке на переменном токе удается добиться глубокого проплавления материала соединяемых заготовок – по этой причине им часто пользуются в судостроении.
5. Переменный ток используют для сварочных работ при ремонте оборудования, когда дело касается деталей из намагниченного или ржавого металла.

1. Постоянный ток при его использовании для сварки обладает определенными преимуществами – его применяют для формирования вертикальных швов, пайки одним припоем и сваривания неплавящимся электродом деталей из нержавеющих стальных сплавов.
2. Если требуется добиться большой толщины наплавления, постоянный ток – оптимальный выбор из-за высокой скорости осаждения.
3. Важная особенность сварки постоянным током – значительно меньшее разбрызгивание расплава из сварочной ванны, чем при использовании переменного, что дает возможность получать более равномерные и гладкие швы. Еще одно преимущество постоянного тока – большая стабильность электрической дуги.
4. Используя постоянный ток для сварки, намного легче избежать образования сквозных дефектов при соединении деталей из тонкого металла.
5. Оборудование для сварки постоянным током имеет еще одно важное преимущество – относительно низкую стоимость.

Однако следует иметь в виду, что затраты в ходе сварочных работ при использовании такого тока немного выше. К дополнительным издержкам приводит необходимость использования специального оборудования – выпрямителей. Специалисты считают затраты на преобразование переменного тока в постоянный оправданными.

Использование для сварки постоянного тока – оптимальное решение для работы с большинством металлов. Однако это не относится к алюминию и его сплавам – для сварки таких деталей необходим интенсивный прогрев кромок. Требуемое количество тепловой энергии может обеспечить только переменный ток. Также работа с использованием постоянного тока связана с образованием магнитного поля, увеличивающего вероятность дугового разряда, который представляет опасность для сварщика.

Подводя читайитог, можно сказать, что переменным током предпочтительно пользоваться для передачи электроэнергии на значительные расстояния и в крупных сетях. Если же нужно обеспечить точную и эффективную работу электронного прибора или автономного устройства, оптимальным выбором будет постоянный ток DC.