Все сварочные приборы сделаны одинаково. Везде применяется схема, где в качестве переключателей выступают мощные полевые транзисторы. В магазинах можно найти большой ассортимент этих аппаратов. Однако стоимость их нередко очень велика. Поэтому многие решают сделать сварочный инвертор своими руками. Для работы дома, в гараже и на даче вполне можно обойтись электродуговой сваркой. Ее делают при помощи трансформаторного или инверторного прибора.
Трансформаторный тип надежен и долговечен. Он может работать при любом токе. Но есть у него два больших минуса: при падении напряжения ниже двухсот вольт он автоматически выключается. И еще он имеет большой вес.
Инверторный аппарат изобрели недавно. Об этом типе сварочных приборов и расскажет данная статья.
Преимущества и недостатки инверторного прибора
Плюсами являются следующие параметры:
- Вес - не более пяти килограмм. Это является неоспоримым преимуществом, потому что дает возможность легко перевозить его или просто передвигать в рамках мастерской.
- Он способен продолжать работать даже при падении напряжения, не выключаясь, как трансформаторный прибор.
- Аппарат функционирует при постоянном и переменном токе.
Условными минусами можно назвать:
- Высокую стоимость прибора.
- Его необходимо периодически очищать его от пыли.
Но ввиду того, что аппарат будет изготавливаться своими руками, первый минус не столь актуален. Периодический уход необходим за любым устройством, поэтому очистка будет гарантией его бесперебойной работы.
Также для функционирования прибора необходимо приобрести специальные навыки и быть осторожным при его эксплуатации.
Что необходимо для изготовления?
Трансформатор от обычной микроволновой печи прекрасно подойдет для того, чтобы изготовить простой сварочный инвертор своими руками. Он состоит из катушек, железа, эмали и медного провода.
Катушки используются первичной и вторичной обмотки, а покрытый эмалью медный провод намотан на железную сердцевину.
В каждой катушке есть свое количество витков. Первичная обмотка необходима для работы электрической сети, а во вторичной, благодаря индукции, происходит образование тока.
Ток может достигать ста тридцати ампер, но на первичной обмотке будет всего двадцать ампер. Для хорошего сварочного соединения требуются электроды не более трех миллиметров в диаметре. Такой аппарат может выполнять сварку при обратной полярности.
Уменьшение количества витков
Чтобы сварочный инвертор, своими руками созданный, нормально работал, нужно уменьшить напряжение (так как трансформатор микроволновки дает свыше двух тысяч вольт) и нарастить значение тока.
С этой целью вторичная обмотка перематывается другим проводом, который покрыт эмалью. Для этого аккуратно разрезается и удаляется старая обмотка. Число витков и сечение нового провода зависят от применяемого трансформатора. Но подсчитать его не составит никакого труда. Любой учебник физики сможет в этом помочь. Как вариант - воспользоваться онлайн-калькулятором. По окончании работы новую обмотку покрывают специальным токоизоляционным лаком.
Схемы сварочных инверторов, своими руками сделанных
Нижеследующие схемы помогут лучше понять принцип работы прибора. Изучите их внимательно.
Сборка
Чтобы самодельный сварочный инвертор, своими руками сделанный, был удобен в эксплуатации и его можно было транспортировать, ему потребуется корпус. Туда и будут монтировать все детали.
Трансформаторы крепятся один за другим, при этом происходит уменьшение тока до пятидесяти ампер. Обмотки первичные монтируются параллельно, а вторичные - последовательно. Таким образом, получится устройство с нагрузкой в шестьдесят ампер и тридцать восемь вольт на выходе.
Детали устанавливаются на заводскую плату. При этом фиксация блока питания, драйверов и платы производится отдельно. Силовая часть отделяется металлическим листом, присоединенным к корпусу, от платы. Соединяются управляющие проводники.
Все силовые дорожки должны быть армированы при помощи медной проволоки.
Для отвода тепла крепится специальный радиатор. От его качества зависит долговечность всего устройства.
Сопротивление для блока питания выбирается такое, чтобы было питание в двадцать вольт. Входные выпрямители должны иметь достаточно мощные радиаторы.
В корпус вставляется термический датчик для фиксации максимальной температуры.
Блоком управления служит ШИМ-контроллер с одним каналом настройки. Его назначением является обеспечение горения дуги и стабильность работы. Вмонтированный конденсатор будет влиять на силу сварочного тока.
Особенности системы охлаждения
В будущий сварочный инвертор своими руками монтируются с обеих сторон два вентилятора. Благодаря им вытягивается воздух. Для его поступления снизу корпуса просверливают до нескольких десятков сквозных отверстий.
Назначение аппарата
Такой сварочный инвертор, своими руками сделанный, использовать гораздо удобнее и проще, чем трансформаторный прибор. К тому же качество шва у него получается лучше. Его используют при сварке:
- Цветного металла.
- Черного металла.
- Тонких стальных листов.
- Нержавейки.
Детали для устройства
После того как схемы сварочных инверторов, своими руками создаваемых, конструкция и сборка изучены и понятны, переходите к покупке деталей для устройства. Их можно приобрести в магазинах, но лучше воспользоваться интернетом, так как на виртуальных площадках гораздо больший выбор, да и стоимость деталей ниже.
Однако в погоне за дешевизной нельзя забывать об их надлежащем качестве, потому что от этого зависит не только хорошая работа, но и безопасность в целом.
Итак, необходимо приобрести:
- блок питания;
- силовые агрегаты;
- скотч.
- драйверы.
Также потребуется купить и другие аксессуары, такие, как держак, кабель и прочее.
Ремонт сварочных инверторов своими руками
Сварочный прибор необходимо правильно эксплуатировать и периодически осматривать. Если будут обнаружены неполадки, нужно производить ремонт сварочных инверторов (своими руками это сделать вполне реально).
С этой целью при плохом контакте все детали разъединяются, прочищаются сами и их поверхность, а затем соединяются снова.
Если имеется малая нагрузка сети, но устройство потребляет большой ток, то причиной является замыкание витков. Для устранения неполадки необходимо перемотать катушки и заменить изоляцию.
Если сварочная дуга постоянно исчезает, то причиной этого являются пробои обмотки.
Сварочный инвертор полуавтомат (своими руками сделанный) Помелова В.Н. Преимущества
Это устройство подходит для аккуратной и быстрой точечной сварки. При сварке в среде углекислого газа очень малая зона подпадает под термическое влияние, при окрашенной детали краска выгорит лишь узкой полоской, расплавление электродной проволоки происходит очень быстро, и даже если детали имеют различную толщину, шов будет таким же качественным. Кроме того, углекислый газ легче достать, чем ацетилен и кислород, а сварка осваивается достаточно легко.
Конструкция
Базой прибора является трансформатор Т1 для сварки, который подключается к сети в двести двадцать вольт (включается нажатием на кнопку «Пуск», которая подключена к каскаду VT3).
К такому же ключу VT4 подключен диод из кремния VD14, который можно закрепить как термодатчик при продолжительной работе. Но если прибор не будет перегреваться, то без него можно спокойно обойтись.
ИМС DD1 155ЛАЗ обеспечивает все фазы сигналов для выходных узлов. Она питается так же, как и VS1, VT1, VS2, VT2, VT3 и 4 напряжением пять вольт от выпрямителя.
Мощные выпрямительные диоды могут быть Д151-160, Д160-200, В200-6, В2-200-9.
В подборе других элементов вопросов возникнуть не должно.
Сварочный трансформатор имеет мощность от двух с половиной до трех киловатт при медной проволоке шесть на восемь миллиметров во вторичной обмотке, стержневом магнитопроводе для напряжения в двадцать один вольт и токе в сто двадцать ампер.
Одна и другая обмотки мотаются симметрично, конец одной обмотки обязательно соединяется с началом другой. Провод для этого используется двух с половиной миллиметров в диаметре.
На двигатель с прорезью наматывается дроссель L1 сварочным кабелем. У конденсатора С1 емкость четыре тысячи мкФ.
Держак состоит из резинового шланга с примерным диаметром в три сантиметра. По нему подается углекислый газ. С одной стороны шланга находится разъем со штуцером, контактами, отверстием и гайкой, которая крепит весь разъем. С другой стороны — ручка с переключателем и трубка с наружной резьбой, где монтируется наконечник.
Почти все узлы схемы расположены в корпусе. Остальные размещены следующим образом:
Сделать сварочный инвертор своими руками совсем несложно. Нужны лишь желание и небольшое усердие для реализации задуманного.
Благодаря своей мобильности сварочные инверторные аппараты получили широкое применение в быту и на производстве. Они обладают огромными преимуществами по сравнению со сварочными трансформаторными агрегатами для сварочных работ. Принцип действия, устройство и их типовые неисправности должен знать каждый. Не у всех есть возможность приобрести сварочный инвертор, поэтому радиолюбители выкладывают схемы сварочного инвертора своими руками в интернет.
Общие сведения
Трансформаторные сварочные аппараты стоят сравнительно недорого и легко ремонтируются из-за их простого устройства. Однако они обладают значительным весом и чувствительны к напряжению питания (U). При низком U производить работы невозможно, так как происходят значительные перепады U, в результате которого могут выйти из строя бытовые приборы. В частном секторе часто бывают проблемы с линиями электропередач, так как в бывших странах СНГ большинство ЛЭП требуют замены кабеля.
Электрический кабель состоит из скруток, которые часто окисляются. В результате этого окисления возникает рост сопротивления (R) этой скрутки. При значительной нагрузке они нагреваются, а это может привести к перегрузке ЛЭП и трансформаторной подстанции. Если подключать сварочный аппарат старого образца к счетчику электроэнергии, то при низком U будет срабатывать защита («выбивать» автоматы). Некоторые пытаются подключить сварочник к счетчику электроэнергии, нарушая закон.
Подобное нарушение карается штрафом: потребление электроэнергии происходит незаконно и в больших количествах. Для того чтобы сделать работу более комфортной — не зависеть от U, не поднимать тяжести, не перегружать ЛЭП и не нарушать закон - нужно использовать сварочный аппарат инверторного типа.
Устройство и принцип действия
Сварочный инвертор устроен так, что подойдет и для домашнего применения, и для работы на предприятии. Он способен при небольших габаритах обеспечить стабильное горение сварочной дуги и даже использовать ток сварки, значительно превышающий показатель обыкновенного сварочного аппарата. Он использует ток высокой частоты для генерации сварочной дуги и представляет собой обыкновенный импульсный блок питания (такой же, как и компьютерный, только с большей силой тока), что и делает схему сварочного аппарата несложной.
Основные принципы его работы следующие: выпрямление входного напряжения; преобразование выпрямленного U в высокочастотный переменный ток при помощи транзисторных ключей и дальнейшее выпрямление переменного U в постоянный ток высокой частоты (рисунок 1).
Рисунок 1 — Схематическое устройство сварочника инверторного типа.
При использовании ключевых транзисторов высокой мощности происходит преобразование постоянного тока, который выпрямляется при помощи диодного моста в высокочастотный ток (30..90 кГц), что позволяет снизить габариты трансформатора. Выпрямитель на диодах пропускает ток только в одном направлении. Происходит «отсечение» отрицательных гармоник синусоиды.
Но на выходе выпрямителя получается постоянное U с пульсирующей составляющей. Для преобразования его в допустимый постоянный ток с целью корректной работы ключевых транзисторов, работающих только от постоянного тока, используется конденсаторный фильтр. Конденсаторный фильтр представляет собой один или несколько конденсаторов большой емкости, которая позволяет заметно сгладить пульсации.
Диодный мост и фильтр составляют блок питания для инверторной схемы. Вход инверторной схемы выполнен на ключевых транзисторах, преобразовывающих постоянное U в переменное высокой частоты (40..90 кГц). Это преобразование нужно для питания импульсного трансформатора, на выходе которого получается высокочастотный ток низкого U. От выходов трансформатора запитывается высокочастотный выпрямитель, а на выходе генерируется высокочастотный постоянный ток.
Устройство не очень сложное, и любой сварочник-инвертор поддается ремонту. Кроме того, существует множество схем, по которым можно сделать самодельный инвертор для сварочных работ.
Самодельный сварочный аппарат
Собрать инвертор для сварки просто, так как существует множество схем. Возможно сделать сварку из блока питания компьютера, сбить для него ящик, но получится сварочник низкой мощности. Подробно о создании простого инвертора из компьютерного БП для сварки можно ознакомиться в интернете. Огромной популярностью пользуется инвертор для сварки на ШИМ — контроллере типа UC3845. Микросхема прошивается при помощи программатора, который можно приобрести только в специализированном магазине.
Для прошивки нужно знать основы языка «С ++», кроме того, возможно скачать или заказать уже готовый программный код. Перед сборкой нужно определиться с основными параметрами сварочника: максимально допустимый ток питания составляет не более 35 А. При токе сварки равной, 280 А, U питающей сети составляет 220 В. Если проанализировать параметры, можно сделать вывод о том, что эта модель по характеристикам превышает некоторые заводские модели. Для сборки инвертора следует руководствоваться блок-схемой на рисунке 1.
Схема БП является несложной, и собрать ее достаточно просто (схема 1). Перед сборкой нужно определиться с трансформатором и найти подходящий корпус для инвертора. Для изготовления БП- инвертора нужен трансформатор. .
Этот трансформатор собирается на основе ферритового сердечника Ш7х7 или Ш8х8 с первичной обмоткой провода диаметром (d) 0,25..0,35 мм, количество витков 100. Несколько вторичных обмоток трансформатора должны иметь следующие параметры:
- 15 витков с d = 1..1,5 мм.
- 15 витков с d = 0,2..0,35 мм.
- 20 витков с d = 0,35..0,5 мм.
- 20 витков с d = 0,35..0,5 мм.
Перед намоткой нужно ознакомиться с основными правилами намотки трансформаторов.
Схема 1 - Схема блока питания инвертора
Навесным монтажом детали желательно не соединять, а сделать для этих целей печатную плату. Существует много способов изготовления печатной платы, но следует остановиться на простом варианте - лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). Основные этапы изготовления печатной платы:
После изготовления трансформатора и печатной платы нужно приступить к монтажу радиокомпонентов по схеме блока питания сварочного инвертора. Для сборки БП понадобятся радиодетали:
После сборки БП нельзя подключать и проверять, так как он рассчитан именно для инверторной схемы.
Изготовление инвертора
Перед началом изготовления высокочастотного трансформатора для инвертора нужно изготовить гетинаксовую плату, руководствуясь схемой 2. Трансформатор выполнен на магнитопроводе типа «Ш20х28 2000 НМ» с рабочей частотой 41 кГц. Для его намотки (I обмотки) необходимо использовать медную жесть толщиной 0,3..0,45 мм и шириной 35..45 мм (ширина зависит от каркаса). Нужно сделать:
- 12 витков (площадь поперечного сечения (S) около 10..12 кв. мм.).
- 4 витка для вторичной обмотки (S = 30 кв. мм.).
Высокочастотный трансформатор нельзя мотать обыкновенным проводом из-за возникновения скин-эффекта. Скин-эффект - способность высокочастотных токов вытесняться на поверхность проводника, тем самым нагревая его. Вторичные обмотки следует разделить пленкой из фторопласта. Кроме того, трансформатор должен нормально охлаждаться.
Дроссель выполнен на магнитопроводе типа «Ш20×28» из феррита 2000 НМ с S не менее 25 кв. мм.
Трансформатор тока выполняется на двух кольцах типа «К30×18×7» и мотается медным проводом. Обмотка l продевается через кольцевую часть, а II обмотка состоит из 85 витков (d = 0,5 мм).
Схема 2 - Схема инверторного сварочного аппарата своими руками (инвертор).
После успешного изготовления высокочастотного трансформатора нужно осуществить монтаж радиоэлементов на печатной плате. Перед пайкой обработать оловом медные дорожки, детали не перегревать. Перечень элементов инвертора:
- ШИМ — контроллер: UC3845.
- MOSFET-транзистор VT1: IRF120.
- VD1: 1N4148.
- VD2, VD3: 1N5819.
- VD4: 1N4739A на 9 В.
- VD5-VD7: 1N4007.
- Два диодных моста VD8: KBPC3510.
- C1: 22 н.
- C2, C4, C8: 0,1 мкФ.
- C3: 4,7 н и C5: 2,2 н, C15, С16, С17, C18: 6,8 н (только использовать К78−2 или СВВ- 81).
- C6: 22 мк, С7: 200 мк, С9-С12: 3000 мк 400 В, C13, C21: 10 мк, C20, C22: 47мк на 25 В.
- R1, R2: 33k, R4: 510, R5: 1,3 k, R7: 150, R8: 1 на 1 Вт, R9: 2 M, R10: 1,5 k, R11: 25 на 40 Вт, R12, R13, R50, R54: 1 к, R14, R15: 1,5 k, R17, R51: 10, R24, R25: 30 на 20Вт, R26: 2,2 к, R27, R28: 5 на 5Вт, R36, R46-R48, R52, R42-R44 - 5, R45, R53 - 1,5.
- R3: 2,2 k и 10 к.
- К1 на 12 В и 40А, К2 - РЭС-49 (1).
- Q6-Q11: IRG4PC50W.
- Шесть MOSFET-транзисторов IRF5305.
- D2 и D3: 1N5819.
- VD17 и VD18: VS-HFA30PA60CPBF; VD19-VD22: VS-HFA30PA60CPBF.
- Двенадцать стабилитронов: 1N4744A.
- Две оптопары: HCPL-3120.
- Катушка индуктивности: 35 мк.
Перед проверкой схемы на работоспособность нужно еще раз визуально проверить все соединения.
Перед сборкой нужно внимательно ознакомиться со схемой инверторной сварки и приобрести все необходимое для изготовления: купить радиодетали в специализированных радиомагазинах, найти подходящие каркасы трансформаторов, медную жесть и провод, продумать дизайн корпуса. Планирование работы значительно упрощает процесс сборки и экономит время. При пайке радиокомпонентов следует применять паяльную станцию (индукционная с феном), для исключения возможного перегрева и выхода из строя радиоэлементов. Соблюдать нужно и правила техники безопасности при работе с электричеством.
Дальнейшая настройка
Все силовые элементы схемы должны иметь качественное охлаждение. Транзисторные ключи необходимо «сажать» на термопасту и радиатор. Желательно применять радиаторы от микропроцессоров мощного типа (Athlon). Наличие вентилятора для охлаждения в корпусе обязательно. Схему БП можно доработать, поставив конденсаторный блок перед трансформатором. Нужно использовать К78−2 или СВВ-81, так как другие варианты недопустимы.
После подготовительных работ нужно приступить к настройке сварочного инвертора. Для этого нужно:
Существуют и более совершенные модели сварочников инверторного типа, в силовую схему которых входят тиристоры. Широкое распространение также получил инвертор «Тимвала», который можно найти на форумах радиолюбителей. Он имеет более сложную схему. Подробнее с ним можно ознакомиться в интернете.
Таким образом, зная устройство и принцип работы сварочного аппарата инверторного типа, собрать его своими руками не представляется непосильной задачей. Самодельный вариант практически не уступает заводскому и даже превосходит его некоторые характеристики.
Инверторная сварка — это современное устройство, которое пользуется широкой популярностью благодаря небольшому весу аппарата и его габаритов. Инверторный механизм основывается на применении полевых транзисторов и силовых переключателей. Чтобы стать обладателем сварочного аппарата, можно посетить любой магазин инструментов и обзавестись такой полезной вещью. Но есть способ намного экономнее, который обусловлен созданием инверторной сварки своими руками. Именно второму способу и уделим внимание в данном материале и рассмотрим, как сделать сварку в домашних условиях, что для этого понадобится и как выглядят схемы.
Особенности функционирования инвертора
Сварочный аппарат инверторного типа — это не что иное, как блок питания, тот, который сейчас применяется в современных компьютерах. На чем же основывается работа инвертора? В инверторе наблюдается следующая картина преобразования электрической энергии:
2) Ток с постоянной синусоидой преобразовывается в переменный с высокой частотой.
3) Происходит снижение значения напряжения.
4) Происходит выпрямление тока с сохранением необходимой частоты.
Перечень таковых преобразований электрической цепи необходим для того, чтобы иметь возможность снизить массу аппарата и его габаритные размеры. Ведь, как известно, старые сварочные аппараты, принцип которых основывается на снижении величины напряжения и увеличения силы тока на вторичной обмотке трансформатора. В результате благодаря высокому значению силы тока наблюдается возможность дугового сваривания металлов. Для того чтобы сила тока увеличивалась, а напряжение снижалось, на вторичной обмотке уменьшается число витков, но при этом увеличивается сечение проводника. В результате можно заметить, что сварочный аппарат трансформаторного типа не только имеет значительные габариты, но и приличный вес.
Для решения проблемы был предложен вариант реализации сварочного аппарата посредством инверторной схемы. Принцип инвертора основывается на увеличении частоты тока до 60 или даже 80 кГц, тем самым осуществляя снижение массы и габаритов самого устройства. Все что потребовалось для реализации инверторного сварочного аппарата — это увеличить частоту в тысячи раз, что стало возможным благодаря применению полевых транзисторов.
Транзисторы обеспечивают сообщение между собой с частотой около 60-80 кГц. На схему питания транзисторов приходит постоянное значение тока, что обеспечивается благодаря применению выпрямителя. В качестве выпрямителя используется диодный мост, а выравнивание значения напряжения обеспечивают конденсаторы.
Переменный ток, который передается после прохождения через транзисторы на понижающий трансформатор. Но при этом в качестве трансформатора используется в сотни раз уменьшенная катушка. Почему используется катушка, потому как частота тока, которая подается на трансформатор, уже увеличена в 1000 раз благодаря полевым транзисторам. В результате получаем аналогичные данные, как и при работе трансформаторной сварки, только с большой разницей в весе и габаритах.
Что нужно для сборки инвертора
Чтобы собрать самостоятельно инверторную сварку, нужно знать, что схема рассчитывается, прежде всего, на потребляющее напряжение величиной 220 Вольт и током на 32 Ампера. Уже после преобразования энергии на выходе ток будет увеличен почти в 8 раз и будет достигать 250 Ампер. Такого тока достаточно для того, чтобы создать прочный шов электродом на расстоянии до 1 см. Для реализации блока питания инверторного типа потребуется воспользоваться следующими составляющими:
1) Трансформатор, состоящий из ферритного сердечника.
2) Обмотка первичного трансформатора со 100 витками провода диаметром 0,3 мм.
3) Три вторичных обмотки:
— внутренняя: 15 витков и диаметром провода 1 мм;
— средняя: 15 витков и диаметром 0,2 мм;
— наружная: 20 оборотов и диаметром 0,35 мм.
Кроме того, чтобы собрать трансформатор, потребуются следующие элементы:
— медные провода;
— стеклоткань;
— текстолит;
— электротехническая сталь;
— хлопчатобумажный материал.
Как выглядит схема инверторной сварки
Для того, чтобы понимать, что вообще собой представляет сварочный инверторный аппарат, необходимо рассмотреть схему, представленную ниже.
Электрическая схема инверторной сварки
Все эти компоненты необходимо объединить и тем самым получить сварочный аппарат, который будет незаменимым помощником при выполнении слесарных работ. Ниже представлена принципиальная схема инверторной сварки.
Схема блока питания инверторной сварки
Плата, на которой находится блок питания аппарата, монтируется отдельно от силовой части. Разделителем между силовой частью и блоком питания выступает металлический лист, подсоединенный к корпусу агрегата электрически.
Для управления затворками применяются проводники, припаивать которые нужно поблизости транзисторов. Эти проводники соединяются между собой парно, а сечение этих проводников не играет особой роли. Единственное, что важно учитывать — это длина проводников, которая не должна превышать 15 см.
Для человека, который не знаком с основами электроники, прочесть такого рода схему проблематично, не говоря уже о назначении каждого элемента. Поэтому если у вас нет навыков работы с электроникой, то лучше попросить знакомого мастера помочь разобраться. Вот, к примеру, ниже изображена схема силовой части инверторного сварочного аппарата.
Схема силовой части инверторной сварки
Как собрать инверторную сварку: поэтапное описание + (Видео)
Для сборки инверторного сварочного аппарата необходимо выполнить следующие этапы работы:
1) Корпус . В качестве корпуса для сварки рекомендуется воспользоваться старым системником от компьютера. Он подходит лучше всего, так как в нем имеется необходимое количество отверстий для вентиляции. Можно использовать старую 10-литровую канистру, в которой можно вырезать отверстия и разместить кулера. Для увеличения прочности конструкции из корпуса системника необходимо разместить металлические уголки, которые закрепляются с помощью болтовых соединений.
2) Сборка блока питания. Важным элементом блока питания является именно трансформатор. В качестве основы трансформатора рекомендуется воспользоваться ферритом 7х7 или 8х8. Для первичной обмотки трансформатора необходимо осуществить намотку проволоки по всей ширине сердечника. Такая немаловажная особенность влечет за собой улучшение работы устройства при появлении перепадов напряжения. В качестве проволоки обязательно нужно использовать медные провода марки ПЭВ-2, а в случае отсутствия шины, провода соединяются в один пучок. Стеклоткань используется для изоляции первичной обмотки. Сверху после слоя стеклоткани необходимо намотать витки экранирующих проводов.
Трансформатор с первичной и вторичной обмотками для создания инверторной сварки
3) Силовая часть . В качестве силового блока выступает понижающий трансформатор. В качестве сердечника для понижающего трансформатора применяются два вида сердечников: Ш20х208 2000 нм. Между обоими элементами важно обеспечить зазор, что решается путем расположения газетной бумаги. Для вторичной обмотки трансформатора характерно наматывание витков в несколько слоев. На вторичную обмотку трансформатора необходимо укладывать три слоя проводов, а между ними устанавливаются прокладки из фторопласта. Между обмотками важно расположить усиленный изоляционный слой, который позволит избежать пробоя напряжения на вторичную обмотку. Необходимо установить конденсатор напряжением не менее 1000 Вольт.
Трансформаторы для вторичной обмотки от старых телевизоров
Чтобы обеспечить циркуляцию воздуха между обмотками, необходимо оставить воздушный зазор. На ферритовом сердечнике собирается трансформатор тока, который включается в цепь к плюсовой линии. Сердечник необходимо обмотать термобумагой, поэтому в качестве этой бумаги лучше всего использовать кассовую ленту. Выпрямительные диоды крепятся к алюминиевой пластине радиатора. Выходы этих диодов следует соединить неизолированными проводами, сечение которых составляет 4 мм.
3) Инверторный блок . Главным предназначением инверторной системы — это преобразование постоянного тока в переменный с высокой частотой. Для обеспечения повышения частоты и применяют специальные полевые транзисторы. Ведь именно транзисторы работают на открытие и закрытие с высокой частотой.
Рекомендуется использовать не один мощный транзистор, а лучше всего реализовывать схему на основании 2 менее мощных. Это нужно для того, чтобы иметь возможность стабилизации частоты тока. В схеме не обойтись и без конденсаторов, которые соединяются последовательно и дают возможность решить такие проблемы:
Инвертор на алюминиевой пластине
4) Система охлаждения . На стенке корпуса следует установить вентиляторы охлаждения, а для этого можно использовать компьютерные кулера. Необходимы они для того, чтобы обеспечить охлаждение рабочих элементов. Чем больше вентиляторов будет использовано, тем лучше. В частности, обязательно требуется установить два вентилятора для обдува вторичного трансформатора. Один кулер будкт обдувать радиатор, тем самым не допуская перегрева рабочих элементов — выпрямительных диодов. Диоды монтируются на радиаторе следующим образом, как показано на фото ниже.
Выпрямительный мост на радиаторе охлаждения
Фото терморегулятора
Его рекомендуется устанавливать на самом нагревающемся элементе. Этот датчик будет срабатывать при достижении критической температуры нагрева рабочего элемента. При его срабатывании будет отключаться питание инверторного устройства.
Мощный вентилятор для охлаждения инверторного устройства
При работе инверторная сварка очень быстро нагревается, поэтому наличие двух мощных кулеров является обязательным условием. Эти кулеры или вентиляторы располагаются на корпусе устройства, чтобы они работали на вытяжку воздуха.
Поступать свежий воздух в систему будет благодаря отверстиям в корпусе устройства. В системном блоке эти отверстия уже имеются, а если вы используете любой другой материал, то не забудьте обеспечить приток свежего воздуха.
5) Пайка платы является ключевым фактором, так как именно на плате основывается вся схема. На плате диоды и транзисторы важно устанавливать на встречном направлении друг к другу. Плата монтируется непосредственно между радиаторами охлаждения, с помощью чего соединяется вся цепь электроприборов. Питающая цепь рассчитывается на напряжение 300 В. Дополнительное расположение конденсаторов емкостью 0,15 мкФ дает возможность сброса избыточной мощности обратно в цепь. На выходе трансформатора располагаются конденсаторы и снабберы, с помощью которых осуществляется гашение перенапряжений на выходе вторичной обмотки.
6) Настройка и отладка работы . После того, как инверторная сварка будет собрана, потребуется провести еще несколько процедур, в частности, настроить функционирование агрегата. Для этого следует подключить к ШИМ (широтно-импульсный модулятор) напряжение в 15 Вольт и запитать кулер. Дополнительно включается в цепь реле через резистор R11. Реле включается в цепь для того, чтобы избежать скачков напряжения в сети 220 В. Обязательно важно провести контроль за включением реле, после чего подать питание на ШИМ. В результате должна наблюдаться картина, при которой должны исчезнуть прямоугольные участки на диаграмме ШИМ.
Устройство самодельного инвертора с описанием элементов
Судить о правильности соединения схемы можно в том случае, если во время настройки реле выдает 150 мА. В случае, когда же наблюдается слабый сигнал, то это говорит о неправильности соединения платы. Возможно, имеется пробой одной из обмоток, поэтому для устранения помех потребуется укоротить все питающие электропровода.
Инверторная сварка в корпусе системного блока от компьютера
Проверка работоспособности устройства
После проведения всех сборочных и отладочных работ остается только провести проверку работоспособности получившегося сварочного аппарата. Для этого запитывается прибор от электросети 220 В, затем задается высокие показатели силы тока и по осциллографу осуществляется сверка показаний. В нижней петле напряжение должно быть в переделах 500 В, но не более 550 В. Если все выполнено правильно со строгим подбором электроники, тогда показатель напряжения не превысит значения в 350 В.
Итак, теперь можно проверить сварку в действии, для чего используем необходимые электроды и осуществляем раскраивание шва до полного выгорания электрода. После этого важно проконтроллировать температуру трансформатора. Если трансформатор попросту закипает, тогда схема имеет свои недочеты и лучше далее не продолжать рабочий процесс.
После раскраивания 2-3 швов радиаторы нагреются до высокой температуры, поэтому после этого важно дать возможность им остыть. Для этого достаточно 2-3 минутной паузы, в результате чего температура понизится до оптимального значения.
Проверка сварочного аппарата
Как пользоваться самодельным аппаратом
После включения в цепь самодельного аппарата, контроллер в автоматическом режиме задаст определенную силу тока. При напряжении провода менее 100 Вольт, то это говорит о неисправности устройства. Придется разобрать аппарат и снова повторно провести проверку правильности сборки.
С помощью такого вида сварочных аппаратов можно осуществлять спайку не только черных, но и цветных металлов. Для того чтобы собрать сварочный аппарат, потребуется не только владение основами электротехники, но и свободное время для реализации задумки.
Инверторная сварка — незаменимая вещь в гараже у любого хозяина, поэтому если вы еще не обзавелись таким инструментом, то вы можете сделать его самостоятельно.
Сварочные работы в домашних условиях давно стали обычным делом. Доступность аппаратов и расходных материалов, возможность недорого обучиться на курсах сварщиков, различные методички для получения самостоятельных навыков. Все эти факторы дают возможность сэкономить на оплате труда профессионального сварщика, и повысить оперативность работ.
Однако, если внимательно изучить рынок сварочных аппаратов, выясняются неприятные моменты:
- Качественные сварочники имеют высокую стоимость, выгоднее несколько раз нанять специалиста (если, конечно, вы не занимаетесь этими работами постоянно).
- Доступные по цене агрегаты имеют ряд недостатков: низкая надежность, плохое качество шва, зависимость от питающего напряжения и типа расходников.
Отсюда вывод: если необходимо высокое качество оборудования по доступной цене, придется сделать сварочный аппарат из доступных материалов своими руками.
Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы
В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться. Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт. Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм². Варить придется с соблюдением мер защиты при работе в электроустановках до 1000 вольт: резиновые боты, перчатки, ограждение рабочего места, и прочее.
Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.
Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.
Оптимальное значение напряжения - 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?
Существуют четыре основных типа сварочных аппаратов
Любой из перечисленных аппаратов можно собрать самостоятельно. Проведем обзор технологий изготовления по моделям:
Трансформаторы (с выпрямителем или без него)
Сердце трансформатора - сердечник. Он набирается из пластин трансформаторной стали, изготовить которые вручную довольно проблематично. Правдами и неправдами исходный материал добывается на заводах, в строительных бригадах, на пунктах сбора металлолома. Полученная конструкция (как правило, в виде прямоугольника) должна иметь сечение не меньше, чем 55 см². Это довольно тяжелая конструкция, особенно после укладки обмоток.
При сборке обязательно надо предусмотреть регулировочный винт, с помощью которого можно двигать вторичную обмотку относительно неподвижной первички.
Чтобы не вдаваться в сложности расчетов сечения проводов, возьмем типовые параметры:
- сила тока на вторичке 100–150 А;
- напряжение холостого хода 60–65 вольт;
- рабочее напряжение при сварке 18–25 вольт;
- сила тока на первичной обмотке до 25 А.
Исходя из этого, сечение провода первички должно быть не менее 5 мм², если делать с запасом - можно взять провод 6–7 мм². Изоляция должна быть жаростойкой, из материала, не поддерживающего горение.
Вторичная обмотка набирается из провода (а лучше медной шины), сечением 30 мм². Изоляция тряпичная. Пусть толщина вас не пугает, количество витков на вторичке небольшое.
Количество витков первичной обмотки определяется по коэффициенту 0.9–1 виток на вольт (для наших параметров).
Формула выглядит так:
W(количество витков) = U(напряжение) / коэффициент.
То есть, при напряжении в сети 200–210 вольт, это будет порядка 230–250 витков.
Соответственно, при напряжении вторички 60–65 вольт, количество ее витков составит 67–70.
С технической точки зрения трансформатор готов. Для удобства использования рекомендуется выполнить небольшой запас по вторичной обмотке, с несколькими ответвлениями (на 65, 70, 80 витках). Это позволит уверенно работать в местах с пониженным напряжением сети.
Прятать агрегат в корпус, или оставлять открытым - это вопрос безопасности использования. Типовой изготовленный сварочный трансформатор своими руками выглядит так:
Оптимальный материал для корпуса - текстолит 10–15 мм.
Добавляем выпрямитель
Самодельный мощный сварочный трансформатор с точки зрения схемотехники - обычный блок питания. Соответственно выпрямитель устроен так же просто, как в сетевом заряднике для мобильного телефона. Только элементная база будет выглядеть на несколько порядков массивнее.
Как правило, в простую схему из диодного моста добавляют пару конденсаторов, гасящих импульсы выпрямленного тока.
Можно собрать выпрямитель и без них, но чем ровнее ток, тем качественней получается сварочный шов. Для сборки собственно моста применяются мощные диоды типа Д161–250(320). Поскольку при нагрузке на элементах выделяется много тепла, его нужно рассеивать с помощью радиаторов. Диоды крепятся к ним с помощью болтового соединения и термопасты.
Разумеется, ребра радиаторов должны либо обдуваться вентилятором, либо выступать над корпусом. Иначе вместо охлаждения они будут греть трансформатор.
Мини сварочный трансформатор
Если вам не нужно варить рельсы или швеллера из стали 4–5 мм, можно собрать компактный сварочник для спайки стальной проволоки (изготовление каркасов для самоделок) или сварки тонкой жести. Для этого можно взять готовый трансформатор от мощного бытового прибора (идеальный вариант - микроволновка), и перемотать вторичную обмотку. Сечение провода 15–20 мм², потребляемая мощность не более 2–3 кВт.
Расчет схемы производится также, как и для более мощных агрегатов. При сборке выпрямителя можно использовать менее мощные диоды.
Микросварочник
Если сфера применения ограничена спайкой медных проводов (например, при монтаже распределительных коробок), можно ограничиться конструкцией размером с пару спичечных коробков.
Выполняется на транзисторе КТ835 (837). Трансформатор изготавливается самостоятельно. Фактически - это высокочастотный повышающий преобразователь.
В отличие от традиционных сварочников, в данной схеме используется высокое напряжение, до 30 кВ. Поэтому при работе следует соблюдать осторожность.
Трансформатор мотаем на ферритовом стержне. Две первичные обмотки: коллекторная (20 витком 1 мм), базовая (5 витков 0.5 мм). Вторичная (повышающая) обмотка - 500 витков 0.15 проволоки.
Собираем схему, припаиваем по схеме резисторную обвязку (чтобы трансформатор не перегревался на холостом ходу), аппарат готов. Питание от 12 до 24 вольт, с помощью такого аппарата можно сваривать жгуты проводов, резать тонкую сталь, соединять металлы толщиной до 1 мм.
В качестве сварочных электродов можно использовать толстую швейную иглу.
Инвертор (импульсный блок питания для сварки)
Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.
Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:
- Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
- Потребляемая мощность от сети 220 вольт - не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
- Используемые электроды до 2.5 мм.
На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.
Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:
- Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
- Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт - холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
- Трансформатор тока - самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы - все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.
На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.
При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.
Итог
Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.
Видео по теме
Детали из цветных сплавов и металлов требуют особого отношения, и при необходимости сварного соединения лучше сделать профессиональную аргоновую сварку. Но цена на нее часто заставляет заменять весь узел или покупать новые комплектующие. Процесс дорогой и требующий некоторого мастерства. Спасает то, что можно сделать сварочный инвертор своими руками, при этом изрядно сэкономив на ремонте и обеспечив себя инструментом на будущее.
Специфика сварки аргоном
От сварки ММА аргонную отличает несколько деталей процесса:
- Сварка проходит при постоянном обдуве шва аргоном.
- Вольфрамовый электрод (для ручной сварки). Для автоматической аргонной сварки могут применяться и плавящиеся электроды.
- Дуга разжигается с помощью осциллятора - прибор для бесконтактного розжига.
- Специфическая техника прохода электрода.
- Необходима присадочная проволока. Без нее можно варить только очень тонкие листы.
- Работает как на постоянном токе (обратная полярность), так и на переменном.
Сделать аргонную сварку из инвертора вполне реально, и самодельная установка будет проходить самые сложные швы, выдавая отличное качество. Аргон отличается от других рабочих газов полной инертностью к большинству веществ. Он дешев, достаточно тяжел, чтобы плотно окутать ванну в процессе сварки, и предотвращает образование оксидной пленки. В этом также его минус - при работе на открытом воздухе ветер может снизить качество, укрытие из подручных материалов исправит ситуацию.
В среде инертного газа сварка проходит с силой тока 20-200 А и напряжением в 30-80 В. Параметры выбираются из диапазона по специальным таблицам, зависят от толщины соединяемого листа и диаметра электрода. Вольфрам для аргонной сварки не плавится при рабочих температурах, позволяет получить узкий аккуратный, но прочный шов за счет очень тонкой дуги и показывает малый расход (испарение - 0,01 г/м).
Присадочная проволока на толстых деталях нужна для получения монолитного шва и выбирается с учетом материала свариваемых элементов. Для алюминия нужна алюминиевая проволока, для нержавейки - легированная сталь определенной марки, и так по каждому материалу. При рабочей температуре аргонной сварки она плавится и качественно заливает шов.
Технологический процесс аргонной сварки
Главное отличие процесса аргонной сварки от ММА - отсутствие обязательных формирующих движений и использование минимального размера дуги (всего 2 мм). Горелка идет медленно плавно по одной линии. Этим достигается постоянный обдув аргоном места соединения, предотвращается окисление металла, и сварочный шов получается очень тонким.
Вторым по важности будет необходимость подключения осциллятора. Он нужен для розжига электрической дуги при использовании вольфрамового электрода. Кроме того, зажигать нужно на угольной пластине, а гасить вдали от свариваемых деталей.
Схема для осциллятора
При сварке ММА дуга разжигается касанием. Вольфрам в этом методе может пригореть, проплавить металл, зацепить прилипающий кусочек, или испортить электрод другими способами. Чтобы избежать неприятностей, нужен специальный блок, вырабатывающий ток высокой частоты для импульсного розжига. Он не только дает начальный разряд, но и поддерживает его стабилизирующими импульсами. Это позволяет сварщику одинаково легко работать с постоянным и переменным током
Прибор можно купить в магазине (УВК7) или собрать своими руками по одной из массы приведенных в интернете схем.
Примеры схем:
На основе схемы обратнохода на UC3842-5 и телевизионного трансформатора.
Для самостоятельного изготовления нужен определенный навык по созданию печатных плат, детали и время, поэтому часто проще купить готовый. Он уже собран, настроен и часто надежнее самосборок.
Еще один плюс заводского аппарата - подключение практически к любому сварочному аппарату через навеску на сварочные кабели. Он не влияет на аппарат, работает параллельно только с дугой. При покупке нужно учесть напряжение холостого хода, если оно выше планируемого при аргонной сварке, то осциллятор не сработает.
Необходимые материалы для изготовления аппарата
Для изготовления аппарата аргонной сварки из инвертора своими руками потребуется несколько частей:
- инвертор, подходящий для сварки ММА;
- баллон с аргоном;
- TIG-горелка;
- шланги и кабели для соединения;
- осциллятор;
- редуктор.
Если есть возможность, то лучше воспользоваться заводскими блоками. Можно сказать, это будет аппарат для ММА с дополнительными модулями. Но самодельная установка выйдет по стоимости в два раза дешевле, чем покупка заводского агрегата с TIG-режимом.
При покупке обязательно нужно обратить внимание на горелку - нужна рассчитанная на диаметр вольфрамовых стержней и ток силой до 200 А. Такие параметры предусмотрены в некоторых моделях для бытового использования, они гораздо дешевле промышленных. В интернете можно найти способы изготовления горелки, но стоит учесть, что заводское качество и широта настроек лучше, чем у самодельных агрегатов, а по цене сборка будет минимально отличаться от покупки готовой.
Та же проблема и с рукавом. Самостоятельная сборка даст плохо гнущийся и тяжелый, а приобретение готового вполне сопоставимо по цене электрического и газового шланга, плюс разъемы для подключения к горелке и инвертору.
Пошаговая инструкция по изготовлению
Изготовление агрегата аргонной сварки своими руками состоит из нескольких последовательных действий:
- Подключение осциллятора к инвертору.
- Подключение кабелей: масса к «+» клемме осциллятора, провод от горелки - к «-» клемме. Если планируется варить алюминий, то подключение обратное.
- Горелка подключается к сварочному рукаву с газовым шлангом и питанием.
- К газовому баллону прикручивается редуктор, и через него подсоединяется газовый шланг.
- Осциллятор подключается к блоку питания на 6 Вт, а инвертор в сеть с 220 В.
Настройка и тестирование
От правильной настройки готового аппарата напрямую зависит качество шва и безопасность сварщика. Проверять следует несколько параметров:
- Вольфрамовый электрод должен быть заточен до минимального диаметра.
- Цанга на горелке и диаметр электрода должны соответствовать. Проверяется установкой.
- При открытом вентиле расход аргона оптимально должен быть 12-15 л/мин. Регулируется редуктором.
- Розжиг дуги.
Тестирование розжига дуги проводится в несколько действий, очень аккуратно и медленно. Нужно включить осциллятор и поднести горелку с электродом к металлу с подключенной массой. Нажать кнопку включения. В этот момент на расстоянии около 0,5 мм появляется дуга. Кнопку отпустить. Открыть подачу газа, снова нажать кнопку включения. С газом она должна появляться на расстоянии от 1 см.
Тестирование самодельного аппарата для сварки лучше провести сразу после сборки и не на рабочих деталях. Для пробного шва выбираются настройки параметров тока в соответствии с металлом, выбирается присадочная проволока. Для оценки работоспособности аппарата можно попробовать расплавить массивные детали, проверить равномерность наплавления присадочной проволоки, внимательно проследить окутывание аргоном сварочной ванны (нет ли окислительной пленки или нагаров).
