Метод сварки металлов на сегодня насчитывает немало способов и большинство их основано на использовании электричества. Электросварка же в свою очередь, также подразделяется на несколько видов, в том числе и инверторный способ.
Последний стал популярен относительно недавно и до того, как на полках магазинов появились малогабаритные и легкие в переноске аппараты, домашняя сварка была уделом немногих. После массового внедрения сварочных инверторов оказалось, что принцип устройства и работы этого аппарата достаточно прост и при желании, собрать такой же можно самостоятельно.
Инвертор – это прибор преобразующий постоянный электрический ток в переменный, а в сварочном аппарате инверторного типа происходит двойное преобразование:
Такая трансформация более выгодна, поскольку получаемые характеристики сварочного тока имеют высокую стабильность и легко управляются, что дает возможность настроить оптимальный режим сварки при различных размерах свариваемых деталей.
Сварочные инверторы, это моноблочные приборы, и главное их достоинство – эргономичность. В отличие от сварочных трансформаторов, в том числе и выдающих постоянный ток, инверторы могут переноситься одним человеком, а обладающие небольшой мощностью, имеют вес всего в несколько килограмм и легко вешаются на плечо.
Преобразование происходит за счет трансформатора и электронных микросхем, требующих качественного охлаждения, поэтому в корпусе также размещается мощный вентилятор. Несмотря на кажущуюся сложность, сварочный инвертор можно собрать и своими руками. Такой прибор сможет обеспечить сваривание не хуже, чем его заводские аналоги.
Основным элементом системы, является силовой трансформатор с выпрямителем. Его вторичная обмотка, сильно нагревается, поэтому при компоновке устройства, очень важно расположить ее на пути воздушного потока исходящего от вентилятора.
Выпрямленный ток пропускается через фильтр из триодов с высокой частотой коммутации, в результате, частота вторичного переменного тока может достигать значения в 50 КГц. Обратная зависимость частоты и габаритов электротехнического оборудования известна давно, что и позволило придать инверторам такие скромные размеры. Такой же принцип успешно используется везде, где необходима экономия пространства, например, в бортовой сети самолета или подводной лодки, частота электрического тока также измеряется тысячами герц.
В сварочном трансформаторе, производится преобразование электродвижущей силы, в то время, как в инверторе преобразуются высокочастотные токи, что позволило в разы уменьшить вес трансформатора и сократить расход материала на его изготовление. Для защиты от перегрузки, на вторичной стороне устанавливается плавкий предохранитель, который можно заменить с лицевой панели. Пользователь может регулировать силу подаваемого на электрод тока с помощью регулятора, значение тока выводится на цифровое табло.
Трудно представить строительные работы, при которых не использовалась бы сварка. Сварочные инверторы существенно расширили область ее применения, так как обладают достаточно большой долей мобильности, в отличие от громоздких трансформаторных аппаратов. Сегодня инверторную сварку применяют:
В промышленности, для сваривания применяются инверторы с автоматической и полуавтоматической подачей сварочной проволоки, что позволяет унифицировать процесс и снизить долю ручного труда.
Основным преимуществом инверторных сварочных аппаратов является их размер, поскольку до этого, варить приходилось либо на стационарном посту, либо же, перемещать тяжелый сварочный трансформатор с помощью подручных средств, до места сварочных работ.
Благодаря двойному преобразованию, сварочный ток инвертора не зависит от сетевого и поэтому остается всегда с постоянными значениями, что позволило избежать таких неприятных явлений при сварке как:
Инвертор универсален и подходит для сварки чугунных или цветных металлов соответствующими электродами, а также для аргонодуговой сварки неплавящимися электродами. Оператор имеет возможность регулировать ток в широких пределах.
Недостаток инверторов – это относительно высокая стоимость по сравнению с трансформаторами, но учитывая имеющиеся преимущества, он полностью нивелируется. Как и любая электроника, микросхемы аппарата требуют бережного отношения, поэтому рекомендуется периодически очищать внутреннее пространство от пыли.
Также электроника может выйти из строя в условиях низких температур или высокой влажности, поэтому окружающие условия должны согласовываться с паспортными данными прибора.
Хотя инверторные сварочные аппараты в широкой продаже в современном исполнении, стали доступны относительно недавно, они не являются чем-то новым. По сути, добавилось только удобное цифровое управление и более современные электронные компоненты.
Принцип же работы, как и сам аппарат были разработаны несколько десятков лет назад, да и сегодня, многие схемы сборки актуальны. Собрать самостоятельно инвертор можно имея старые электротехнические детали, на основе современных электронных компонентов. Такой аппарат выйдет значительно дешевле, чем заводской аналог.
Для сборки аппарата понадобятся:
На сегодняшний день, все схемы сварочных инверторов унифицированы и построены на основе использования импульсного трансформатора и мощных транзисторов типа MOSFET.
Каждый из производителей вносит незначительные изменения в виде фирменных разработок, однако, в общем функционал аппарата не претерпевает каких-либо существенных изменений.
За основу также может браться принципиальная схема Юрия Негуляева – ученого и разработчика отечественного сварочного аппарата инверторного типа.
Электросхема сварочного инвертора
После сборки аппарата необходима дополнительная настройка для получения корректных значений сварочного тока и напряжения:
Для сборки, обслуживания и необходимо иметь достаточный уровень электротехнических знаний. При отсутствии таковых и необходимости ремонта, пользователь может производить лишь текущее обслуживание:
В технологических процессах требуется сваривание шаблонных деталей и наибольшего качества можно добиться используя автоматические и полуавтоматические сварочные установки с подачей проволоки для сваривания. Получить такое устройство из самодельного или промышленного инвертора, можно только при наличии соответствующих знаний и правильной перенастройке блока управления.
Дело в том, что источники питания для ручной и полуавтоматической сварки проектируются с различными вольтамперными характеристиками, и инвертор к которому добавлен только механизм для подачи проволоки, будет в итоге давать неровный шов с рваными краями.
Сделать самодельный сварочный инвертор несложно, особенно если вы ладите с электроникой. Главное, чтобы у вас было свободное время (5-6 часов) и желание выполнить эту работу. Данный аппарат пригодится всем хозяевам. Сварочные инверторы – это новые современные сварочные аппараты, которые выходят сейчас на первый план.
На рынке можно найти много различных видов инверторов. Но прибор, сделанный самостоятельно, может получиться качественнее и обойдется дешевле, чем покупка нового аппарата.
Сейчас очень трудно представить себе какую-нибудь конструкцию, для которой бы не потребовалась сварка. Для этой работы применяют различные напряжения. В зависимости от него сварочные аппараты делятся на две группы: аппарат постоянного тока и переменного. На постоянном токе разрешается варить электропроволокой без покрытия и электродами. Чтобы придать горения дуге на маленьких токах, обязательно нужно иметь на обмотке увеличенное напряжение холостого хода до 70 В. Сварочный аппарат постоянного тока лучше в употреблении, применяют его для тонколистовых металлов, в особенности для автомобильной и кровельной стали. Сварочная дуга стабильна на данном этапе, поэтому сварка идет и на прямой, и на обратной полярности напряжения, которое подают.
Из чего состоит сварочный аппарат? В основной состав сварочного устройства входят:
Вернуться к оглавлению
Самой важной частью в работе над инвертором является схема. Начинают изготовление сварочного устройства с подборки трансформатора, на который наматывается медная полоска жести (длина 40 мм, толщина 0,3 мм). Еще нужна термопрослойка, в качестве которой подойдет канцелярская бумага или моток из кассового аппарата. Она должна быть прочной и при намотке не разрываться. Толстым проводом не наматывайте, т.к. данный прибор будет работать на высоких частотах, что приведет к перегреву трансформатора.
Чтобы этого не случилось, возьмите медную ленту – это будет вторая обмотка из трех полосок меди. Они будут отделяться фторопластовой прослойкой. Для второй обмотки снова возьмите бумагу, как и при первой. Правда, бумага будет темнеть, но от цвета она свойства не потеряет. Не забудьте в трансформатор поставить вентилятор, чтобы обмотка не нагревалась и охлаждалась. Можете взять кулер из своего компьютера на 220 В и на 0,15 А. Схема поможет вам понять суть.
Далее продолжаете изготовление инвертора на основании вашей схемы. Следующим шагом должна быть система охлаждения, которая защищает от перегревания сварочный аппарат. Взять ее лучше из компьютерного процессора. Всего потребуется 6 таких вентиляторов, 3 из них должны быть направлены в сторону обмотки двигателя. Не забудьте установить заборщики воздуха напротив кулеров.
После этого нужно установить силовой косой мост. Он будет находиться на двух радиаторах. Верхний край моста будет на одной стороне, а нижний стоит прикрепить через прокладку на другой мост. Диоды нужно вывести и разместить навстречу транзисторам. Чтобы понизить выбросы, на плату следует припаять конденсаторы (14 штук по 0,15 мк и 630 В), раздать их нужно на всю линию питания.
Для того чтобы выплески усилились, а утраты IGBT стали наименьшими, в цепочку стоит вставить снабберы, в составе которых находятся конденсаторы С15, С16. IGBT открываются скорее, а противоположный процесс длительнее по времени. И в этот момент С15 и С16 начнут получать заряд через диод, который установили. Все это делается для того, чтобы снаббер взял на себя всю силу и уменьшил расход тепла в 4-5 раз.
Вернуться к оглавлению
Сделать данное устройство не так тяжело, как его настроить. Это займет больше времени. Поможет последовательная схема подключения:
Инверторная сварка быстро вошла в рабочую сферу мобильных бригад и отдельных специалистов, выполняющих заказы по вызову. Наличие такого сварочного аппарата полезно и каждому хозяину в гараже или частном доме. Компактные размеры устройства, малый вес и высокие показатели качества шва, выгодно выделяют его на фоне крупных трансформаторов. К сожалению, магазинная цена позволяет не всем стать владельцем этого оборудования. Но для тех, кто умеет работать своими руками выход есть - это самодельный сварочный инвертор. Какие инструменты и материалы понадобятся для его создания? Как собрать основные узлы? Что включается в обслуживание и ремонт самодельного устройства?
Решая создать аппарат из сподручных деталей, доступный по цене, и пригодный для сварки дома или на небольших заказах, следует осознавать реальность результата. Самодельный инверторный сварочный аппарат значительно проигрывает во внешнем виде перед магазинными аналогами. Для солидного частного предпринимателя, специализирующегося на проводке отопления, установке ограждений, металлических дверей и иных услуг, такой агрегат будет выглядеть не авторитетно.
Но простой сварочный инвертор своими руками отлично подойдет для личных нужд в частном доме, или работах в гараже. Такой аппарат будет способен потреблять 220V от сети, преобразовывать их в 30V, а силу тока увеличивать до 200А. Этого вполне достаточно для работы электродами диаметром 3 и 4 мм. Качество шва будет лучше громоздкого трансформатора, поскольку переменный ток преобразуется в постоянный, и затем обратно в переменный, но с высокой частотой.
Такие инверторы сгодятся для сварки забора, ворот, собственного отопления, дверей. Его удобно переносить, и даже варить с ним, повесив на плечо. Если новичок будет усердно тренироваться, смотреть видео и пробовать на практике накладывать швы, то станет возможным сварка тонких листов стали. Впоследствии можно усовершенствовать схемы сварочных инверторов, своими руками добавив в них механизм подачи проволоки, барабанное крепление и газовые клапана, чтобы получился полуавтомат. Возможна и переделка под аргоновую сварку.
Для создания инверторного сварочного аппарата своими руками не обойтись без похода в магазин или на рынок. Собрать его абсолютно бесплатно, из предметов в гараже, невозможно. Но итоговая стоимость будет в три раза дешевле покупки готовой продукции. В сварочниках и их создании применяются:
Перед тем, как приступить к созданию сварочного инвертора своими руками, схема которого уже должна быть распечатана на бумаге, стоит посмотреть несколько видео от специалистов о пошаговой сборке. Это поможет увидеть наглядно с чем придется столкнуться, и сравнить результат. Далее предоставляется поэтапная инструкция о том, как сделать сварочный инвертор своими руками. Допускаются некоторые отклонения и вариации, в зависимости от того, какой мощности аппарат необходим на выходе, и какие подручные материалы имеются в наличии.
Электрическая составляющая инвертора начинается с трансформатора. Он отвечает за понижение напряжения до рабочего уровня, безопасного для жизни, и повышения силы тока, до величины способной плавить металл. Прежде всего необходимо выбрать материал для сердечника. Это могут быть заводские стандартные пластины или самодельный каркас из листового железа. Видео в сети помогает увидеть главный принцип этой конструкции, независимо от используемых вариантов.
Сварочные трансформаторы лучше мотать из медной шины, поскольку оптимальные характеристики - это достаточная ширина и небольшое сечение. Такие параметры позволят задействовать все физические ресурсы материала. Но если такой шины нет, то можно воспользоваться проводом другого сечения. Все это влияет на степень нагрева изделия во время работы.
Трансформатор мотается вручную и состоит из двух частей: первичной и вторичной обмоток. Для инвертора своими руками подойдет:
Когда главный элемент инвертора своими руками создан, можно заняться изготовлением корпуса. Ориентироваться можно на ширину трансформатора, чтобы он свободно помещался внутри. От его размеров стоит рассчитать еще 70% требуемого места под остальные детали. Защитный кожух можно собрать из листа стали 0.5 - 1.0 мм. Углы можно соединить сваркой, болтами, или сделать цельными стороны на гибочном станке (что потребует дополнительных расходов). Понадобится предусмотреть ручку или крепление под ремень для переноса инвертора.
Создавая корпус стоит предусмотреть легкую разборку и доступ к основным элементам в случае ремонта. Необходимо сделать отверстия на лицевой стороне под:
Магазинные сварочные инверторы красятся порошковым покрытием. В домашнем производстве подойдет обычная краска. Традиционными цветами для сварочных аппаратов являются красный, оранжевый и синий.
В корпусе нужно просверлить достаточно отверстий для вентиляции. Желательно, чтобы они находились в противоположных сторонах напротив друг друга. Понадобиться и вентилятор. Им может стать кулер из старого компьютера. Устанавливать его нужно работой на вытяжку горячего воздуха. Приток холодного производится через отверстия. Разместить кулер стоит максимально близко к трансформатору, - самому горячему элементу устройства.
Схема сварочного инвертора обязательно включает диодный мост. Он отвечает за изменение напряжения в постоянное. Пайка диодов осуществляется по схеме «косого моста». Эти элементы тоже подвержены нагреву, поэтому крепить их следует на радиаторы, которые доступны в старых системных блоках. Для их поиска можно обратиться в ремонтные мастерские по компьютерам.
Два радиатора размещаются по краям диодного моста. Между ними и диодами необходимо установить прокладки из термопласта или другого изолятора. Выводы направляются к контактным проводам транзисторов, которые отвечают за возврат тока в переменный, но с повышенной частотой. Соединенные вместе провода должны иметь длину 150 мм. Трансформатор и диодный мост рекомендуется разделять внутренней перегородкой.
В схеме инвертора обязательно наличие конденсаторов, с последовательным соединением. Они отвечают за уменьшение резонанса трансформатора и минимизацию потерь в транзисторах. Последние открываются быстро, а закрываются медленно. При этом появляются потери тока, которые конденсаторы компенсируют.
После создания всех составляющих устройства можно переходить к сборке. На основание крепится трансформатор, диодный мост, электронная схема управления. Происходит соединение всех проводов. На наружную панель фиксируются:
Держатель и зажим для массы лучше купить готовые, потому что они более безопасные и удобные. Но возможно изготовить держатель и самостоятельно, из стальной проволоки диаметром 6 мм. Когда все детали установлены и подключены, можно приступать к проверке аппарата. Меряется исходное напряжение. При 15V оно не должно показывать выше 100А. Осциллографом тестируется диодный мост. После, испытывается временная пригодность к работе, путем слежения за нагревом радиаторов.
Для длительной и бесперебойной работы инвертор важно правильно обслуживать. Для этого следует раз в два месяца выполнять продувку от пыли, предварительно сняв кожух. Если аппарат перестал работать, можно самостоятельно выполнить ремонт, посмотрев видео в сети основных поломок и способов устранения.
Что проверяется в первую очередь:
Изучив схемы обычных инверторов, и приобретя необходимые детали, а также просмотрев обучающие видео, можно собрать качественный аппарат для сварки, который очень пригодится хорошему хозяину.
Инверторного типа используется в мастерской и мобильными бригадами. Отличается малым весом и габаритами, высоким качеством сварного шва. Домашнему мастеру тоже не помешает свой аппарат, покупать который часто не по карману. В таком случае можно собрать сварочный инвертор своими руками. Даже самая простая схема позволит работать электродами диаметром 3–4 мм и использовать аппарат для личных нужд. Согласно описанию ему достаточно питания от бытовой сети 220 В.
Рисунок 5 — Схема инверторного сварочного аппарата
Внутри инвертора происходит выпрямление входного напряжения. Затем преобразованное напряжение с помощью транзисторных ключей трансформируется в переменный ток высокой частоты. Далее происходит выпрямление переменного тока в постоянный.
Установка ключевых транзисторов высокой мощности и диодного моста сокращает габариты трансформатора. На выходе получается высокочастотный ток 30–90 кГц. Диодный выпрямитель дает на выходе постоянное напряжение. Оно преобразуется в постоянный ток фильтром из нескольких конденсаторов большой емкости, что необходимо для сглаживания пульсации.
Диодный мост и фильтр представляют блок питания инвертора. На входе стоят ключевые транзисторы, обеспечивающие питание импульсного трансформатора. За ним подключается высокочастотный выпрямитель, выдающий постоянный ток высокой частоты.
Схема считается простой и доступной для самостоятельной реализации.
Инверторная сварка своими руками будет потреблять 32 А, а после преобразования выдавать ток 250 А, который обеспечит прочный и качественный шов. Для реализации задачи потребуются следующие комплектующие:
Зажим для массы и держатель рекомендуется приобрести в магазине специнструмента. Некоторые умельцы делают держатель из стальной проволоки сечением 6 мм. Перед началом сборки своего сварочного инвертора рекомендуется посмотреть обучающее видео, изучить пошаговую инструкцию и распечатать схему. Из инструментов нужно приготовить паяльник, пассатижи, нож, набор отверток и крепеж.
Первый шаг на пути к изготовлению сварочного инвертора – выбор проверенной рабочей схемы. Существует несколько вариантов, требующих детального изучения.
Самый простой сварочный аппарат:
Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора:
Комплектующие самодельного сварочного инвертора монтируются на основание из плиты гетинакса толщиной 5 мм. В центре делается круглое отверстие под вентилятор. Потом его ограждают решеткой. На переднюю панель корпуса выводят светодиоды, тумблеры и ручки резисторов. Располагать провода следует с воздушным зазором. В дальнейшем корпус нужно будет закрыть кожухом из листов текстолита либо винипласта толщиной не меньше 4 мм. В месте крепления электрода устанавливается кнопка. Ее и кабель подключения тщательно изолируют.
Перемотанный трансформатор размещается на панели. Для крепления понадобятся скобы из медной проволоки диаметром не менее 3 мм. Под платы используют фольгированный текстолит толщиной 1 мм. В каждой делают меленькие прорези для снижения нагрузки на диодных выводах. Крепят платы навстречу выводам транзисторов. Последовательность и правильность сборки сверяется со схемой самодельного инвертора.
На плату припаиваются конденсаторы, количеством около 14 штук. Они выведут выбросы трансформатора в цепь питания. Нейтрализовать резонансные выбросы тока трансформатором помогут встроенные снабберы, содержащие конденсаторы С15 и С16. Снабберы выбирают хорошего качества и проверенных производителей, потому что у них в инверторе очень важная роль. Они должны снизить резонансные выбросы и потери IGBT в момент отключения. Устройства забирают на себя всю мощность, что снижает выделение тепла в несколько раз. Лучшими признаны модели СВВ-81 и К78-2.
Для охлаждения и защиты от перегрева хорошо подходят радиаторы от компьютеров системных блоков типа Pentium 4 и Athlon 64.
Корпус понадобится для компактного размещения всех компонентов. По ширине в нем должен свободно разместиться трансформатор. Еще 70% пространства отводится под все остальное. Для установки плат должны быть перемычки.
Верхний защитный кожух можно согнуть из листа 0,5–1 мм, сварить или сделать составным из нескольких пластин. В листах, закрывающих боковые стенки, выполнить вентиляционные отверстия. На корпусе должна быть ручка для транспортировки.
Конструкция должна легко разбираться. На фронтальной панели делают пазы под установку кнопки включения, переключателей тока, ШИМ-контроллера, световых индикаторов и разъемов.
В качестве декоративного покрытия подойдет обычная или молотковая краска красного, синего и оранжевого цветов.
Блок питания сварочного инвертора вполне можно сделать из бесперебойника. Потребуются только трансформатор и корпус ИБП с удаленной остальной начинкой. Входом будет обмотка с большим сопротивлением и «родное» гнездо на торце корпуса. После подачи напряжения 220 В нужно найти пару с разностью потенциалов 15 В. Эти провода станут выходом из БП. Здесь потребуется еще поставить диодный мост, к которому будут подключаться потребители. На выходе получится напряжение около 15 В, которое просядет под нагрузкой. Тогда вольтаж придется подбирать опытным путем.
Импульсный блок питания позволяет снизить габариты и вес трансформатора, сэкономить материалы. Мощные транзисторы постоянного напряжения, установленные в инверторной схеме, обеспечивают переключение с 50 до 80 кГц. С помощью группы мощных диодов (диодного моста) получается на выходе постоянное пульсирующее напряжение. Конденсаторный фильтр выдает после преобразований постоянное напряжение свыше 220 В. Модуль из фильтров и выпрямительного моста образует блок питания. БП питает инверторную схему. Транзисторы подключаются к понижающему трансформатору импульсного типа с рабочей частотой 50–90 кГц. Мощность трансформатора такая же, как у силового сварочного аппарата. На выходе из трансформатора ток высокой частоты запитывает выпрямитель, выдающий высокочастотный постоянный ток.
Сделать трансформатор можно на сердечниках типа Е42 из старого лампового монитора. Потребуется 5 таких приборов. Один пойдет для дросселя. Для остальных элементов нужны сердечники 2000 НМ. Напряжение холостого хода получится 36 В при длине дуги 4–5 мм. Выходные кабели рекомендуется заправить в ферритовые трубки или кольца.
Схема сварочного резонансного инвертора:
Диодный «косой мост» предназначен для трансформации в блоке питания переменного тока в постоянный. Правильный выбор резисторов позволит поддерживать напряжение 20–25 В между трансформатором и реле. При работе сборка будет сильно греться, поэтому ее монтируют на радиаторах от компьютера. Их потребуется 2 штуки для верхнего и нижнего элементов. Верхний ставится на прокладку из слюды, а нижний – на термопасту.
Выходные провода оставляют длиной 15 см. При установке мост отделяется прикрепленным к корпусу стальным листом.
Трансформатор – это силовая часть инвертора, отвечающая за понижение напряжения до рабочей величины и повышение силы тока до уровня плавления металла. Для его изготовления используют стандартные пластины подходящего размера или вырезают каркас из листов металла. В конструкции две обмотки: первичная и вторичная.
Трансформатор наматывают полосой медной жести шириной 4 см и толщиной 0,3 мм, потому что важны ширина и небольшое сечение. Тогда физические свойства материала задействуются оптимально. Повышенного нагрева провод может не выдержать. Сердцевина толстого провода при высокочастотных токах остается незадействованной, что вызывает перегрев трансформатора. Проработает такой трансформатор максимум 5 минут. Здесь нужен только проводник большого сечения и минимальной толщины. Его поверхность хорошо передает ток и не нагревается.
Термопрослойку заменит бумага для кассового аппарата. Подойдет и ксероксная, но она менее прочная и может рваться при намотке. В идеале изолятором должна служить лакоткань, которая прокладывается минимум в один слой. Хорошая изоляция – залог высокого напряжения. По длине полоски должно хватать на перекрытие периметра и заход 2–3 см. Для повышения электробезопасности между обмотками прокладывают пластинки из текстолита.
Вторичная обмотка трансформатора выполняется 3 медными полосками, разделенными между собой фторопластовой пластинкой. Сверху еще раз идет слой термоленты.
Лента кассового аппарата в качестве изоляции имеет один недостаток – темнеет при нагреве. Но не рвется и сохраняет свои свойства.
Допускается заменить медную жесть проводом ПЭВ. Его преимущество в том, что он многожильный. Такое решение хуже использования медной полосы, потому что пучок проводов имеет воздушные прослойки и они слабо контактируют друг с другом. Суммарная площадь сечения получается ниже и теплообмен замедляется. В конструкции инвертора с ПЭВ делается 4 обмотки. Первичная состоит из 100 витков провода ПЭВ диаметром не более 0,7 мм. Три вторичные имеют соответственно 15+15+20 витков.
Изготовление резонансного инвертора осуществляется на базе деталей от старого монитора либо телевизора. Используются компьютерный блок питания, его кулер и радиаторы.
Для защиты транзисторов применяются стабилитроны КС-213. Силовые транзисторы частотного типа должны быть рядом с трансформатором, чтобы гасить наводки и помехи.
Дорожки на текстолитовой плате толщиной 4–6 мм под силовой мост придется расширить с учетом того, что протекают токи порядка 30 А. Минимальное сечение питающего кабеля брать минимум 3 мм². Силовые диоды на выходе защищаются RC-цепочкой.
Для хорошего охлаждения рабочих узлов в корпусе нужно предусмотреть достаточное количество вентиляционных отверстий. Их располагают на противоположных стенках. В качестве вентилятора используют кулер 220 В от старого компьютера на 0,15 А и выше.
Его ориентируют на вытяжку горячего воздуха. Приток холодного воздуха обеспечат отверстия.
Вентилятор располагают как можно ближе к трансформатору. Второй вентилятор должен обдувать радиатор с выпрямительными диодами. Работа сварочного инвертора связана с повышенным тепловыделением, поэтому нужно использовать не менее двух вентиляторов.
Желательно установить на наиболее нагревающемся элементе термодатчик. При перегреве он сработает на отключение питания самого инвертора.
При работе электродами сварщики сталкиваются с проблемами при поджиге дуги и залипанием электродов. Электроды разогреваются, мощности потребляют больше, провода перегреваются от нагрузки и выбивают автоматы. Трансформатор гудит, стержни гнутся, и осыпается обмазка, а процесс не идет.
Решить проблему и сохранить сварочный инвертор поможет автоматический механизм предотвращения залипания. Собранный по схеме модуль встраивается в первичную и вторичную обмотку . Устройство упростит работу, дуга станет проще зажигаться, и перегрузок сети не будет.
Принцип работы схемы следующий. Вторичная обмотка сварочного трансформатора соединяется с выпрямителем переменного тока и со стабилизатором напряжения. Выход соединяется со слаботочным реле РЭС-10 на замыкание. Последовательно подключается керамический конденсатор С3. Он подбирается по мощности трансформатора, емкостью 2–10 мкФ и напряжением свыше 400 В. Выполняет функцию реактивного резистора.
После подачи питания на конденсатор во вторичной обмотке возникает переменное напряжение. Потом срабатывает реле Р2, размыкающее силовое реле Р1 с напряжением 220 В. Параллельно в обмотку включен конденсатор С4 с характеристикой 20–25 А. Его контакты закорачивают С3, и трансформатор включается в обычном режиме.
При стабильной дуге на вторичной обмотке напряжение держится в диапазоне 35–45 В. Этого достаточно для реле Р2. При коротком замыкании переменный ток исчезает на вторичной обмотке. В итоге Р2 обесточивается и выключает реле Р1. Первичная обмотка при этом питается лишь через конденсатор С3, на котором замыкается сетевое напряжение. Небольшой ток 150–200 мА безопасен для сети. Электроды не залипают, а если это и произошло, то легко отделяются. После стабилизации ситуации срабатывает реле и включается трансформатор на рабочий режим.
Все хорошо, но при коротком замыкании слышатся щелчки. От такой неприятности избавляются включением тиристоров в ключевом режиме по приведенной ниже схеме.
Конденсатор успешно заменяет лампа накаливания на 100–300 Вт. При коротком замыкании она вспыхнет.
Диагностика и подготовка сварочного инвертора к работе – это не менее важный процесс, чем сама сборка.
Инвертор запитывается от 15 В и подключается к плате ШИМ. Параллельно подается питание на конвектор, что уменьшит нагрев устройства и снизит шум.
После зарядки конденсаторов подключается реле, необходимое для замыкания резистора. Таким образом снижаются скачки напряжения при включении инвертора.
Включение инвертора в сеть 220 В в обход резистора может вызвать взрыв.
Теперь нужно проверить срабатывание реле замыкания резистора после подачи тока на ШИМ. Диагностируются импульсы на плате через несколько секунд после срабатывания реле. Для проверки исправности и работоспособности моста на него подается питание 15 В. Устанавливается холостой ход и сила тока выше 100 мА.
Правильность монтажа трансформаторных фаз контролируется осциллографом на 2 луча. Предварительно включается питание моста от конденсаторов с использованием лампы 200 Вт на 220 В. Частота ШИМ устанавливается 55 кГц. На осциллографе нужно отследить, чтобы напряжение не превышало 330 В.
Частота собранного сварочного инвертора определяется плавным снижением частоты ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT незначительного заворота. Полученный показатель делится на два, а к результату добавляется частота пресыщения. Итоговое число будет рабочим колебанием частот трансформатора.
Потребление моста должно быть в пределах 150 мА. Свечение лампы неяркое. Интенсивный свет указывает на пробой обмотки либо на погрешности конструкции моста. У трансформатора не должно быть звуковых и шумовых эффектов. В случае их появления проверяют полярность. Тестовое питание на мост подключают с помощью бытового прибора, например чайника, на 2,2 Вт.
Проводники, выходящие от ШИМ, делают короткими, скручивают и укладывают дальше от источников помех. Ток инвертора постепенно повышается через резистор. Нижний ключ по показаниям осциллографа должен оставаться в пределах 500 В. Стандартный показатель составляет 340 В. Появление шума способно вывести из строя IGBT.
Пробную сварку начинают с 10 с. После этого проверяют радиаторы. Если они не холодные, то продлевают сварку до 20 с. Затем уже можно варить 1 минуту и дольше.
Трансформатор перегревается после использования 2–4 электродов. Для охлаждения вентилятору достаточно 2 минут, после чего работу продолжают.
Инверторные сварочные аппараты получили широкое применение в строительной сфере благодаря их высокой производительности и небольшому весу. Однако не каждый может позволить себе такой инструмент. Единственный выход - сделать сварочный инвертор своими руками. В интернете существует множество схем таких устройств. Многие из них отличаются сложностью и высокими затратами, но есть и бюджетные модели.
Традиционные сварочные аппараты имеют достаточно низкую цену, легкую ремонтоспособность, однако очень существенный недостаток не только их вес, но и зависимость от напряжения. Ввод электронного счетчика ограничен мощностью от 4 до 5 кВт. Для сварки толстого металла аппарат потребляет значительную мощность и зачастую выполнение работ становится невозможным. На смену им пришли инверторные сварочные аппараты.
Применяется для проведения сварочных работ в домашних условиях, а также на предприятиях, обеспечивает стабильное горение
и поддержание сварочной дуги, используя ток высокой частоты (отличной от 50 Гц).
Сварочный инвертор является обыкновенным импульсным блоком питания, работа которого основана на следующих принципах:
Благодаря этим моментам происходит снижение массы и габаритов аппарата. Для того чтобы собрать инверторную сварку своими руками необходимо знать принцип работы этого аппарата.
В предыдущих моделях основным элементом являлся огромный мощный силовой трансформатор, позволяющий получать во вторичной обмотке мощные токи, необходимые для сварочных работ. Для получения такой силы тока необходимо использовать провод большим диаметром, что сказывается на весе сварочного аппарата.
С изобретением импульсного блока питания решить проблему с массой и размерами оказалось проще, ведь размеры и вес самого трансформатора снижаются в несколько десятков или сотен раз. Например, при увеличении частоты в 6 раз можно снизить габариты трансформатор а в 3 раза. Это приводит к значительной экономии материала.
Благодаря мощным ключевым транзисторам, применяемым в инверторной схеме, происходит переключение с частотой от 50 до 80 кГц. Эти транзисторы работают только от постоянного напряжения.
Как известно из курса физики, для получения постоянного напряжения применяется простейший полупроводниковый прибор - диод. Диод пропускает ток в одном направлении, отсекая отрицательные значения синусоидального напряжения. Но применение одного диода приводит к большим потерям, поэтому применяется группа, состоящая из мощных диодов, которая называется диодным мостом.
На выходе диодного моста получается постоянное пульсирующее напряжение. Для получения нормального постоянного напряжения применяется конденсаторный фильтр. После этих преобразований на выходе фильтра появляется напряжение постоянного тока свыше 220 В.
Блок, состоящий из выпрямительного моста и фильтрующих элементов, называется блоком питания (БП).
БП служит источником питания инверторной схемы. Транзисторы подключены к понижающему трансформатору, который является импульсным и работает на частотах в диапазон от 50 до 90кГц. Мощность такого трансформатора примерно такая же, как и у его огромного собрата - сварочного силового трансформатора.
Модернизация такого прибора становится более легкой, потому что благодаря его размерам и массе, появляется дополнительные возможности по увеличению стабильности работы сварочного аппарата.
Существует огромное количество изготовления самодельных сварочных инверторов, схемы которых разнообразны по функциональности и способам монтажа. Разберем каждую из самодельных моделей подробно.
За основу необходимо использовать блок питания компьютера форм-фактора AT, от которого потребуется кулер и радиаторы. Детали берутся из элементарной базы мониторов и телевизоров, в противном случае, если их нет, то покупаются на рынке. Все компоненты имеют низкую стоимость.
После чего необходимо определиться с параметрами инверторной сварки своими руками. А также возможно использовать и такие характеристики:
Основная часть - задающий генератор собран на микросхеме SG3524, которая применяется во всех источниках бесперебойного питания. Инвертор обладает низкой потребляемой мощностью около 2,5 кВт, благодаря чему, возможно применение в квартире.
Трансформатор необходимо собрать н а сердечниках типа Е42, который применяется в старых ламповых мониторах. Для изготовления необходимо примерно 5 штук таких трансформаторов.
Еще один трансформатор следует использовать для дросселя. Остальные элементы индуктивности собираются из сердечника типа 2000НМ. Диоды и транзисторы необходимо установить на радиаторы с термопастой КТП-8 или другого типа. Напряжение холостого хода примерно равно 36 В с длинной дуги от 4 до 5 мм, что позволяет работать с ним начинающим строителям. Выходные кабели следует уложить в ферритовые трубки или кольца из феррита блока питания.
Конструктивной особенностью схемы является возникновение максимального тока в I обмотке во время резонанса.
Схема 1 - Схема сварочного резонансного инвертора
Благодаря малому весу и габаритам появляется возможность модернизировать аппарат.
Для этого случая применяется транзистор IRF510, являющиеся полевым. Кроме того, он обеспечивает еще плавный пуск и прерывание входа на микросхеме SG3524:
Эта модель рассчитана на напряжение 220 В и ток величиной в 32А, после преобразования его величина достигнет 280А. Такого значения вполне достаточно для прочного шва на расстоянии до 1,5 сантиметра.
Основным элементом является трансформатор, который достаточно тяжело сделать, но вполне реально.
Основные данные:
Для четкого понимания принципа работы необходимо внимательно изучить схему основных узлов.
Рисунок 1 - Структурная схема инверторного сварочного аппарата
Пояснение к схеме:
Блок, состоящий из трансформатора, выпрямителя и фильтра (или системы фильтров) выполняется отдельно от силовой части.
Схема 2 - Принципиальна схема БП
Проводники (длиной не более 15 см) для управления затворками транзисторов необходимо припаивать поближе к последним, причем проводники соединяются попарно между собой, сечение их не играет роли.
Основой силового блока является понижающий трансформатор с сердечником Ш20×208 2000 нм, причем II обмотка наматывается в несколько слоев провода, изоляция которого не повреждена. На вторичку необходимо мотать следующим образом, изолируя слои: 3 слоя, а затем прокладка-фторопласт, затем опять 3 слоя и снова прокладка-фторопласт. Это делается для увеличения сопротивляемости перегрузкам . После чего на II обмотку поставить конденсатор не меньше 1000 В.
Для обеспечения циркуляции воздуха между слоями обмоток необходимо собрать на ферритовом сердечнике трансформатор тока, подключенный к плюсу, и его сердечник следует обмотать термобумагой (кассовая лента). Выпрямительные диоды прикрепить на радиатор.
Схема 3 - Силовая часть инвертора
Основным предназначением инверторного блока является процесс преобразования постоянного в переменный высокочастотный ток. Применяются для этого мощные транзисторы, хотя в некоторых случая возможна замена более мощного на 2 или более транзисторов средней мощности.
Немаловажным элементом всего устройства является достаточно хорошее охлаждение. Для этого следует использовать кулера с компьютерной техники, но не следует ограничиваться одним, ведь необходимо обеспечить достаточное охлаждение для силовой схемы, радиаторы которой служат для отвода тепла, но это тепло необходимо рассеивать. Для полной защиты необходимо вмонтировать термодатчик (устанавливается на нагревательном элементе), благодаря которому будет размыкаться питание от сети.
Ключевым фактором является пайка, ведь при правильном размещении деталей зависит размер всего изделия и возможность оптимального охлаждения. Диоды и транзисторы устанавливают на встречном направлении друг к другу. Входная цепь расчитывается с запасом, примерно на 300 В.
Для настройки функционирования необходимо подключить широтно-импульсный модулятор к 15 В для запитки кулера. Реле включается вместе с резистором R11 и должно выдавать 150мА.
После проведенных манипуляций необходимо приступить непосредственно к проверке работоспособности устройства:
Если эта схема показалась очень сложной, то рассмотрим схему совсем простого устройства.
Модель этого агрегата является очень простой и бюджетной. Собрать ее несложно благодаря простой принципиальной схеме.
Процесс всей сборки можно разделить на этапы, кроме того, необходимо собрать все детали, материалы:
Схема 4 - Схема самого простого сварочного инвертора своими руками
После сборки аппарат необходимо настроить и произвести диагностику при первом запуске для выявления погрешностей работы.
Настройка инвертора:
Таким образом, собрать инвертор для сварки можно и своими руками. Необязательно использовать сложные схемы, ведь радиолюбители нашли оптимальное решение в бюджетном варианте. А уровень сложности схем варьируется от достаточно сложных до простых. Для сборки сварочного инвертора своими руками необязательно покупать дорогие детали, а можно использовать подручные средства.
