Сварочный инвертор схема и описание своими руками. Как своими руками изготовить сварочный инвертор? Настраиваем сварочный инвертор для работы

Инвертор сварочный своими руками собрали сотни мастеров. Как показывает практика, ничего сверхсложного в этом процессе нет. При наличии опыта и желания можно обзавестись необходимыми деталями и потратить некоторое время на работу.

Для изготовления прибора необходимо запастись всеми необходимыми деталями и комплектующими.

Сварочный аппарат трансформаторного типа был настолько громоздким и проблемным при эксплуатации, что пришедшие ему на смену инверторы на тиристорах быстро завоевали всеобщую популярность.

Дальнейшее развитие технологий изготовления полупроводниковых компонентов позволило создать мощные полевые транзисторы. С их появлением инверторы стали еще легче и компактнее. Улучшенные условия регулировки и стабилизации сварочного тока позволяют с легкостью работать даже новичкам.

Выбор конструкции инвертора

В качестве корпуса можно использовать старый компьютерный блок.

Компоновка самодельного сварочного инвертора неоригинальна и похожа на большинство остальных конструкций. Большинство деталей может быть заменено на аналоги. Определять размеры устройства и начинать изготовление корпуса нужно при наличии всех основных элементов.

Можно использовать готовые радиаторы (от старых компьютерных блоков питания или других устройств). При наличии алюминиевой шины толщиной 2-4 мм и шириной более 30 мм их можно изготовить самостоятельно. Можно использовать любой вентилятор от старых устройств.

Все габаритные детали необходимо расположить на плоской поверхности, просмотреть возможности соединения по принципиальной схеме.

Затем определить место установки вентилятора, чтобы горячий воздух от одних деталей не нагревал другие. При затруднительной ситуации можно использовать два вентилятора, работающих на вытяжку. Стоимость кулеров небольшая, вес также незначительный, надежность всего устройства значительно повысится.

Самые габаритные и тяжелые детали – трансформатор и дроссель для сглаживания пульсаций. Их желательно расположить в центре или симметрично по краям, чтобы их вес не перетягивал устройство в одну сторону. Работать с устройством, надетым на плечо и постоянно сползающим в одну сторону во время сварки, крайне неудобно.

При удовлетворительном расположении всех деталей нужно определить размеры днища устройства и вырезать его из имеющегося в наличии материала. Материал должен быть неэлектропроводящим, обычно используются гетинакс, стеклотекстолит. При отсутствии данных материалов можно использовать дерево, обработанное средствами от возгорания и для защиты от влаги. Последний вариант в каком-то плане имеет свои преимущества. Для крепления деталей можно использовать шурупы, а не резьбовые соединения. Это несколько упростит и удешевит процесс изготовления.

Электрическая схема инвертора

Все инверторы имеют сходную блок-схему:

входной диодный мост, преобразующий переменное напряжение сети в постоянное;
преобразователь постоянного напряжения в переменное высокой частоты;
устройство понижения напряжения высокой частоты до рабочего;
преобразователь в постоянное напряжение с фильтром для сглаживания пульсаций.

Выбранная для самодельного изготовления схема устроена по классическому способу. Основой схемы является косой мост, который обеспечивает наилучшие характеристики работы при максимальной простоте и такой стоимости. Управление силовой схемой выполняется контроллером TL494. Контрольные функции и регулировку тока сварки осуществляет микроконтроллер PIC16F628. Защита устройства от перегрева также реализована через него. В зависимости от максимального тока и используемых деталей возможно несколько версий прошивки устройства с различным максимально допустимым сварочным током.

Блок питания логических элементов схемы и низковольтного оборудования выполнен на ШИМ-контроллере TNY264.

Принципиальная схема, несмотря на большое количество элементов, изготавливается довольно просто. Вся система управления выполнена на нескольких платах:

плата силовых элементов, два варианта;
выпрямитель;
две платы управления.

На плате силовых элементов установлены выпрямительные диоды с защитными цепями, силовые транзисторы, трансформатор, измерительное сопротивление. Необходимую версию платы нужно выбрать по имеющимся в наличии компонентам для сварочного инвертора.

Для инверторного аппарата необходима плата силового управления.

На плате выпрямителей установлены элементы мостов, сглаживающие конденсаторы, реле плавного пуска, сопротивления, компенсирующие изменения параметров от температуры (термисторы).

На платах силового управления расположены схемы:

ШИМ-контроллер с элементами развязки на оптронах;
цифровой индикатор с кнопками управления;
элементы блока питания;
микроконтроллер.

Перед сборкой плат дорожки для установки силовых элементов необходимо усилить медной проволокой сечением 2,5-4 мм. Для лужения дорожек желательно использовать тугоплавкий припой.

Трансформатор и дроссель для инвертора

При изготовлении сердечника для трансформатора сварочного инвертора можно использовать строчные трансформаторы от старых телевизоров. Понадобятся шесть трансформаторов типа ТВС110ПЦ15.У. С трансформаторов нужно снять стягивающую скобу (открутить две гайки М3 и извлечь скобу). Обмотку можно распилить с двух сторон ножовкой по металлу или болгаркой, соблюдая необходимые меры предосторожности. Если после удаления обмотки сердечник не разделяется на две части, нужно зажать его в тиски и легким ударом разделить. Поверхности деталей нужно очистить от эпоксидной смолы. После заготовки магнитопроводов нужно изготовить каркас. Оптимальным материалом для каркаса будет стеклотекстолит толщиной 1-2 мм, но можно использовать гетинакс или картон. Технические характеристики собранного магнитопровода:

Трансформаторы можно позаимствовать у старого телевизора.

средняя длина магнитной линии kp=182 мм;
размеры окна S 0 =6,2 см 2 ;
сечение магнитопровода S м =11,7 см 2 ;
коэрцитивная сила H c =12 А/м;
остаточная магнитная индукция B г =0,1 Тл;
магнитная индукция B s =0,45 Тл (если H=800 А/м), B m =0,33 Тл (если H=100 А/м и t=60° С).

Сечение и количество витков обмоток необходимо рассчитать, исходя из максимально допустимого рабочего тока для устройства.

Обмотки необходимо располагать по всей ширине окна для снижения непроизводительных потерь.

В качестве материала для обмоток можно использовать медную фольгу или литцендрат нужного сечения для устранения скин-эффекта. Изолирующим материалом между слоями и обмотками могут быть вощеная бумага, лакоткань, ФУМ лента.

При необходимости контроля сварочного тока можно изготовить токовый трансформатор. Для его изготовления понадобятся два кольца типа К30х18х7. На них нужно намотать 85 витков медного провода в лаковой изоляции сечением 0,2-0,5 мм. Кольцо надевается на любой из выходных проводов устройства.

Использование инвертора в трехфазной сети

Иногда при перегрузке сети не хватает мощности для нормальной работы инвертора. При возможности подключения однофазный инвертор можно переделать на трехфазный.

При подключении к однофазной сети (вилка включается в розетку) включается пускатель К1. Одна пара его контактов соединяет провода, идущие от вилки к штатному выключателю (вкл./выкл.) инвертора. Другая пара соединит разрезанные на плате дорожки от выключателя к стационарному выпрямителю.

Пускатель К1 должен иметь контакты с максимально допустимым током не менее 25 А.

Для подключения напряжения от трехфазного выпрямителя используется пускатель К2. Максимально допустимый ток его контактов должен быть не менее 10А. Для подключения к трехфазной сети желательно использовать розетку 3p + N + E (три фазных провода, нулевой и заземляющий). Устройство можно встроить в инвертор или изготовить в виде отдельного блока. Изготовление в виде отдельного блока оптимально при работе на одном месте. При частых перемещениях носить два устройства не удобно.

Заключение по теме

Сделать сварочный инвертор своими руками не так сложно. При недостатке опыта всегда можно проконсультироваться у специалистов.

В результате можно получить отличное устройство с дополнительными функциями, отсутствующими у инверторов промышленного изготовления.

Ремонт устройства, изготовленного своими руками, не создаст особых проблем, а использование в работе инструмента будет приносить удовольствие.

Изготовление сварочного инвертора в домашних условиях – очень увлекательное дело, особенно для любителей самоделок. При этом можно и не иметь глубочайших электротехнических знаний, просто делать все строго в определенном порядке. К тому же, не будет лишним понять принцип работы такого устройства.

Основной смысл в том, чтобы собирать все самому – это приличная экономия средств, если основные показатели аппарата будут приблизительно такими же, как у тех, что предлагает торговая сеть.

Да и внешне самодельный сварочный инвертор, может не отличаться от заводского. Работу можно будет проводить, применяя электроды 3-5 миллиметров в диаметре при дуге до 10 миллиметров.

Основные данные

Собственноручно собранный по простой схеме сварочный инвертор сможет иметь данные вполне приличного устройства:

напряжение на входе 220 вольт;
на входе ток 32 ампера;
на выходе ток 250 ампера.

Обычно используют напряжение 220 вольт, но можно сделать аппарат и для напряжения 380 вольт. Трехфазные аппараты имеют несколько выше показатели.

Сборка блока питания

Монтаж начинается с намотки трансформатора, его функция – это обеспечение стабильным напряжением следующих за ним деталей. Для его изготовления используют феррит Ш 7х7 (можно Ш 8х8), на который наматывают разные по количеству витков обмотки: сто, пятнадцать, пятнадцать и двадцать, соответственно 0,3; 1; 0,2 и 0,3 миллиметров.

Для снижения вредного влияния возможного перепада сетевого напряжения, кольца провода необходимо класть на всю ширину катушки.

Первичную обмотку надо изолировать стеклотканью и намотать экран из провода 0,3 мм. Он должен покрыть всю ширину каркаса, а направление витков – совпадать с предыдущей обмоткой.

Последовательность работы с остальными обмотками такая же. На выходе должно быть от 20 до 25 вольт. Его можно отрегулировать подбором деталей. Синусоидальный ток преобразуется в постоянный с помощью диодов, соединенный, как «косой мост», а для охлаждения необходимо подобрать радиаторы, возможно, со старого компьютера.

Один охладитель закрепляется к верхним частям деталей и изолируется слюдяной прокладкой. Второй – к нижней части моста и крепится с использованием термопасты.

Выводы диодного моста направляются туда же, куда будут выходить и контакты транзисторов, что работают как преобразователи. Длина проводов, которые соединяют мост и транзисторы – не больше 15 сантиметров. Блок питания и инверторный блок разделяются металлической пластиной, приваренной к основанию.

Монтаж силового блока

Этот блок представляет собой трансформатор, что снижает U и увеличивает ток. Для его изготовления нужна пара сердечников Ш 20х208. Для изоляции их друг от друга модно использовать бумагу.

Намотка выполняется полоской из меди, ширина которой 40 миллиметров, а толщина – 0,25 миллиметров. Для прокладки витков можно использовать бумагу хорошего качества, а вторичную обмотку формируют, перекладывая фторопластовую полосу.

Монтировать понижающий трансформатор, используя толстый провод, не надо потому, что ток, имея высокую частоту, проходит по поверхности проводника и тот не нагревается внутри.

Нагрев деталей аппарата нужно уменьшать принудительным охлаждением. Для этой цели подойдет вентилятор из системного блока компьютера.

Сборка инверторного блока

Чтобы сделать сварочный инвертор своими руками необходимо перейти к следующему этапу – монтажу инверторного блока. Так, как этот узел преобразовывает ток из постоянного в переменный, нужны мощные транзисторы, которые будут то открываться, то закрываться, создавая высокую частоту.

В инструкцию для изготовления простого инвертора можно включить схему инверторного блока.

Есть смысл этот блок монтировать с применением нескольких транзисторов, чтобы частота была более стабильной и при выполнении сварки аппарат меньше гудел.

Корпус

Пошаговая сборка инвертора своими руками предусматривает подбор надежного корпуса для такого изделия. Для этой цели вполне подойдет старый системный блок от компьютера (чем древнее, тем лучше потому, что в нем толще металл). Можно самому изготовить коробку из листового металла, а внизу использовать гетинакс в пол сантиметра или больше.

Различные виды самодельных сварочных инверторов имеют общую черту – это управление работой аппарата. На передней панели устанавливают выключатель, ручку регулировки сварочного тока, контакты для проводки, контрольные лампы.

Таким образом, чтобы обзавестись таким нужным в домашней мастерской аппаратом, не обязательно покупать готовый инвертор. Можно изучить необходимую теорию, приобрести детали и самому собрать сварку, которая будет надежно работать.

Фото сварочного инвертора своими руками

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

Многим в хозяйстве пригодился бы аппарат для электросварки деталей из черных металлов. Поскольку серийно выпускаемые сварочные аппараты довольно дороги, многие радиолюбители пытаются сделать сварочный инвертор своими руками.

У нас уже была статья о том, однако на этот раз я предлагаю еще более простой вариант самодельного сварочного инвертора из доступных деталей своими руками.

Из двух основных вариантов конструкции аппарата - со сварочным трансформатором или на основе конвертора - был выбран второй.

Действительно, сварочный трансформатор - это значительный по сечению и тяжелый магнитопровод и много медного провода для обмоток, что для многих малодоступно. Электронные же компоненты для конвертора при их правильном выборе не дефицитны и относительно дешевы.

Как я делал сварочный аппарат своими руками

С самого начала работы я поставил себе задачу создания максимально простого и дешевого сварочного аппарата с использованием в нем широко распространенных деталей и узлов.

В результате довольно длительных экспериментов с различными видами конвертора на транзисторах и тринисторах была составлена схема, показанная на рис. 1.

Простые транзисторные конверторы оказались чрезвычайно капризными и ненадежными, а тринисторные без повреждения выдерживают замыкание выхода до момента срабатывания предохранителя. Кроме того, тринисторы нагреваются значительно меньше транзисторов.

Как легко видеть, схемное решение не отличается оригинальностью - это обычный однотактный конвертор, его достоинство - в простоте конструкции и отсутствии дефицитных комплектующих, в аппарате использовано много радиодеталей от старых телевизоров.

И, наконец, он практически не требует налаживания.

Схема инверторного сварочного аппарата представлена ниже:

Род сварочного тока - постоянный, регулирование - плавное. На мой взгляд, это наиболее простой сварочный инвертор, который можно собрать своими руками.

При сварке встык стальных листов толщиной 3 мм электродом диаметром 3 мм установившийся ток, потребляемый аппаратом от сети, не превышает 10 А. Сварочное напряжение включают кнопкой, расположенной на электрододержателе, что позволяет, с одной стороны, использовать повышенное напряжение зажигания дуги и повысить электробезопасность, с другой, поскольку при отпускании электрододержателя напряжение на электроде автоматически отключается. Повышенное напряжение облегчает зажигание дуги и обеспечивает устойчивость ее горения.

Маленькая хитрость: собранная своими руками схема сварочного инвертора позволяет соединять делати из тонкой жести. Для этого нужно поменять полярность сварочного тока.

Сетевое напряжение выпрямляет диодный мост VD1-VD4. Выпрямленный ток, протекая через лампу HL1, начинает заряжать конденсатор С5. Лампа служит ограничителем зарядного тока и индикатором этого процесса.

Сварку следует начинать только после того, как лампа HL1 погаснет. Одновременно через дроссель L1 заряжаются конденсаторы батареи С6-С17. Свечение светодиода HL2 показывает, что аппарат включен в сеть. Тринистор VS1 пока закрыт.

При нажатии на кнопку SB1 запускается импульсный генератор на частоту 25 кГц, собранный на однопереходном транзисторе VT1. Импульсы генератора открывают тринистор VS2, который, в свою очередь, открывает соединенные параллельно тринисторы VS3-VS7. Конденсаторы С6-С17 разряжаются через дроссель L2 и первичную обмотку трансформатора Т1. Цепь дроссель L2 - первичная обмотка трансформатора Т1 - конденсаторы С6-С17 представляет собой колебательный контур.

Когда направление тока в контуре меняется на противоположное, ток начинает протекать через диоды VD8, VD9, а тринисторы VS3-VS7 закрываются до следующего импульса генератора на транзисторе VT1.

Импульсы, возникающие на обмотке III трансформатора Т1, открывают тринистор VS1. который напрямую соединяет сетевой выпрямитель на диодах VD1 - VD4 с тринисторным преобразователем.

Светодиод HL3 служит для индикации процесса генерации импульсного напряжения. Диоды VD11-VD34 выпрямляют сварочное напряжение, а конденсаторы С19 - С24 - его сглаживают, облегчая тем самым зажигание сварочной дуги.

Выключателем SA1 служит пакетный или иной переключатель на ток не менее 16 А. Секция SA1.3 замыкает конденсатор С5 на резистор R6 при выключении и быстро разряжает этот конденсатор, что позволяет, не опасаясь поражения током, проводить осмотр и ремонт аппарата.

Вентилятор ВН-2 (с электродвигателем М1 по схеме) обеспечивает принудительное охлаждение узлов устройства. Менее мощные вентиляторы использовать не рекомендуется, или их придется устанавливать несколько. Конденсатор С1 - любой, предназначенный для работы при переменном напряжении 220 В.

Выпрямительные диоды VD1-VD4 должны быть рассчитаны на ток не менее 16 А и обратное напряжение не менее 400 В. Их необходимо установить на пластинчатые уголковые теплоотводы размерами 60x15 мм толщиной 2 мм из алюминиевого сплава.

Вместо одиночного конденсатора С5 можно использовать батарею из нескольких параллельно включенных на напряжение не менее 400 В каждый, при этом емкость батареи может быть больше указанной на схеме.

Дроссель L1 выполнен на стальном магнитопроводе ПЛ 12,5x25-50. Подойдет и любой другой магнитопровод такого же или большего сечения при выполнении условия размещаемости обмотки в его окне. Обмотка состоит из 175 витков провода ПЭВ-2 1,32 (провод меньшего диаметра использовать нельзя!). Магнитопровод должен иметь немагнитный зазор 0,3...0,5 мм. Индуктивность дросселя - 40±10 мкГн.

Конденсаторы С6-С24 должны обладать малым тангенсом угла диэлектрических потерь, а С6-С17 - еще и рабочим напряжением не менее 1000 В. Наилучшие из испытанных мною конденсаторов - К78-2, применявшиеся в телевизорах. Можно использовать и более широко распространенные конденсаторы этого типа другой емкости, доведя суммарную емкость до указанной в схеме, а также пленочные импортные.

Попытки использовать бумажные или другие конденсаторы, рассчитанные на работу в низкочастотных цепях, приводят, как правило, к выходу их из строя через некоторое время.

Тринисторы КУ221 (VS2-VS7) желательно использовать с буквенным индексом А или в крайнем случае Б или Г. Как показала практика, во время работы аппарата заметно разогреваются катодные выводы тринисторов, из-за чего не исключено разрушение паек на плате и даже выход из строя тринисторов.

Надежность будет выше, если на вывод катода тринисторов надеть либо трубки-пистоны, изготовленные из луженой медной фольги толщиной 0,1...0,15 мм, либо бандажи в виде плотно свернутой спирали из медной луженой проволоки диаметром 0,2 мм и пропаять по всей длине. Пистон (бандаж) должен покрывать вывод на всю длину почти до основания. Паять надо быстро, чтобы не перегреть тринистор.

У Вас наверняка возникнет вопрос: а нельзя ли вместо нескольких сравнительно маломощных тринисторов установить один мощный? Да, это возможно при использовании прибора, превосходящего (или хотя бы сравнимого) по своим частотным характеристикам тринисторы КУ221А. Но среди доступных, например, из серий ТЧ или ТЛ, таких нет.

Переход же на низкочастотные приборы заставит понизить рабочую частоту с 25 до 4...6 кГц, а это приведет к ухудшению многих важнейших характеристик аппарата и громкому пронзительному писку при сварке.

При монтаже диодов и тринисторов применение теплопроводящей пасты является обязательным.

Кроме этого, установлено, что один мощный тринистор менее надежен, чем несколько включенных параллельно, поскольку им легче обеспечить лучшие условия отведения тепла. Достаточно группу тринисторов установить на одну теплоотводящую пластину толщиной не менее 3 мм.

Поскольку токоуравнивающие резисторы R14-R18(C5-16 В) при сварке могут сильно разогреваться, их перед монтажом необходимо освободить от пластмассовой оболочки путем обжига или нагревания током, значение которого необходимо подобрать экспериментально.

Диоды VD8 и VD9 установлены на общем теплоотводе с тринисторами, причем диод VD9 изолирован от теплоотвода слюдяной прокладкой. Вместо КД213А подойдут КД213Б и КД213В, а также КД2999Б, КД2997А, КД2997Б.

Дроссель L2 представляет собой бескаркасную спираль из 11 витков провода сечением не менее 4 мм2 в термостойкой изоляции, намотанную на оправке диаметром 12...14 мм.

Дроссель во время сварки сильно разогревается, поэтому при намотке спирали следует обеспечить между витками зазор 1...1.5 мм, а располагать дроссель необходимо так, чтобы он находился в потоке воздуха от вентилятора. Рис. 2 Магнитопровод трансформатора

Т1 составлен из трех сложенных вместе магнитопроводов ПК30х16 из феррита 3000НМС-1 (на них выполняли строчные трансформаторы старых телевизоров).

Первичная и вторичная обмотки разделены на две секции каждая (см. рис. 2), намотанные проводом ПСД1,68х10,4 в стеклотканевой изоляции и соединенные последовательно согласно. Первичная обмотка содержит 2x4 витка, вторичная - 2x2 витка.

Секции наматывают на специально изготовленную деревянную оправку. От разматывания витков секции предохраняют по два бандажа из луженой медной проволоки диаметром 0,8...1 мм. Ширина бандажа - 10...11 мм. Под каждый бандаж подкладывают полосу из электрокартона или наматывают несколько витков ленты из стеклоткани.

После намотки бандажи пропаивают.

Один из бандажей каждой секции служит выводом ее начала. Для этого изоляцию под бандажом выполняют так, чтобы с внутренней стороны он непосредственно соприкасался с началом обмотки секции. После намотки бандаж припаивают к началу секции, для чего с этого участка витка заранее удаляют изоляцию и облуживают его.

Следует иметь в виду, что в наиболее тяжелом тепловом режиме работает обмотка I. По этой причине при наматывании ее секций и при сборке следует между наружными частями витков предусмотреть воздушные зазоры, вкладывая между витками короткие, смазанные теплостойким клеем, вставки из стеклотекстолита.

Вообще, при изготовлении трансформаторов для инверторной сварки своими руками всегда оставляйте воздушные зазоры в обмотке. Чем их больше, тем эффективнее отведение тепла от трансформатора и ниже вероятность спалить аппарат.

Здесь уместно отметить также, что секции обмоток, изготовленные с упомянутыми вставками и прокладками проводом того же сечения 1,68x10,4 мм 2 без изоляции, будут в тех же условиях охлаждаться лучше.

Соприкасающиеся бандажи соединяют пайкой, причем к передним, служащим выводами секций, целесообразно припаять медную накладку в виде короткого отрезка провода, из которого выполнена секция.

В результате получается жесткая неразъемная первичная обмотка трансформатора.

Вторичную изготовляют аналогично. Разница только в числе витков в секциях и в том, что необходимо предусмотреть вывод от средней точки. Обмотки устанавливают на магнитопровод строго определенным образом - это необходимо для правильной работы выпрямителя VD11 - VD32.

Направление намотки верхней секции обмотки I (если смотреть на трансформатор сверху) должно быть против часовой стрелки, начиная от верхнего вывода, который необходимо подключить к дросселю L2.

Направление намотки верхней секции обмотки II, наоборот, - по часовой стрелке, начиная от верхнего вывода, его подключают к блоку диодов VD21-VD32.

Обмотка III представляет собой виток любого провода диаметром 0,35...0,5 мм в теплостойкой изоляции, выдерживающей напряжение не менее 500 В. Его можно разместить в последнюю очередь в любом месте магнитопровода со стороны первичной обмотки.

Для обеспечения электробезопасности сварочного аппарата и эффективного охлаждения потоком воздуха всех элементов трансформатора очень важно выдержать необходимые зазоры между обмотками и магнитопроводом. При сборке инвертора сварочного своими руками большинство самодельщиков совершают одну и ту же ошибку: недооценивают важность охлаждения транса. Этого делать нельзя.

Эту задачу выполняют четыре фиксирующие пластины, закладываемые в обмотки при окончательной сборке узла. Пластины изготовляют из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм в соответствии с чертежом на рисунке.

После окончательной регулировки пластины целесообразно закрепить термостойким клеем. Трансформатор крепят к основанию аппарата тремя скобами, согнутыми из латунной или медной проволоки диаметром 3 мм. Эти же скобы фиксируют взаимное положение всех элементов магнитопровода.

Перед монтажом трансформатора на основание между половинами каждого из трех комплектов магнитопровода необходимо вложить немагнитные прокладки из электрокартона, гетинакса или текстолита толщиной 0,2...0,3 мм.

Для изготовления трансформатора можно использовать магнитопроводы и других типоразмеров сечением не менее 5,6 см 2 . Подойдут, например, Ш20х28 или два комплекта Ш 16x20 из феррита 2000НМ1.

Обмотку I для броневого магнитопровода изготовляют в виде единой секции из восьми витков, обмотку II - аналогично описанному выше, из двух секций по два витка. Сварочный выпрямитель на диодах VD11-VD34 конструктивно представляет собой отдельный блок, выполненный в виде этажерки:

Она собрана так, что каждая пара диодов оказывается помещенной между двумя теплоотводящими пластинами размерами 44x42 мм и толщиной 1 мм, изготовленными из листового алюминиевого сплава.

Весь пакет стянут четырьмя стальными резьбовыми шпильками диаметром 3 мм между двух фланцев толщиной 2 мм (из такого же материала, что и пластины), к которым винтами прикреплены с двух сторон две платы, образующие выводы выпрямителя.

Все диоды в блоке ориентированы одинаково - выводами катода вправо по рисунку - и впаяны выводами в отверстия платы, которая служит общим плюсовым выводом выпрямителя и аппарата в целом. Анодные выводы диодов впаяны в отверстия второй платы. На ней сформированы две группы выводов, подключаемые к крайним выводам обмотки II трансформатора согласно схеме.

Учитывая большой общий ток, протекающий через выпрямитель, каждый из трех его выводов выполнен из нескольких отрезков провода длиной 50 мм, впаянных каждый в свое отверстие и соединенных пайкой на противоположном конце. Группа из десяти диодов подключена пятью отрезками, из четырнадцати - шестью, вторая плата с общей точкой всех диодов - шестью.

Провод лучше использовать гибкий, сечением не менее 4 мм.

Таким же образом выполнены сильноточные групповые выводы от основной печатной платы аппарата.

Платы выпрямителя изготовлены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5 мм и облужены. Четыре узкие прорези в каждой плате способствуют уменьшению нагрузок на выводы диодов при температурных деформациях. Для этой же цели выводы диодов необходимо отформовать, как показано на рисунке выше.

В сварочном выпрямителе можно также использовать более мощные диоды КД2999Б, 2Д2999Б, КД2997А, КД2997Б, 2Д2997А, 2Д2997Б. Их число может быть меньшим. Так, в одном из вариантов аппарата успешно работал выпрямитель из девяти диодов 2Д2997А (пять - в одном плече, четыре - в другом).

Площадь пластин теплоотвода осталась прежней, толщину их оказалось возможным увеличить до 2 мм. Диоды были размещены не попарно, а по одному в каждом отсеке.

Все резисторы (кроме R1 и R6), конденсаторы С2-С4, С6-С18, транзистор VT1, тринисторы VS2 - VS7, стабилитроны VD5-VD7, диоды VD8-VD10 смонтированы на основной печатной плате, причем тринисторы и диоды VD8, VD9 установлены на теплоотводе, привинченном к плате, изготовленной из фольгированного текстолита толщиной 1.5 мм:
Рис. 5 . Чертеж платы

Масштаб чертежа платы - 1:2, однако плату несложно разметить, даже не пользуясь средствами фотоувеличения, поскольку центры почти всех отверстий и границы почти всех фольговых площадок расположены по сетке с шагом 2,5 мм.

Большой точности разметки и сверления отверстий плата не требует, однако следует помнить что отверстия в ней должны совпадать с соответствующими отверстиями в теплоотводящей пластине.

Перемычку в цепи диодов VD8, VD9 изготовляют из медного провода диаметром 0,8...1 мм. Припаивать ее лучше со стороны печати. Вторую перемычку из провода ПЭВ-2 0,3 можно расположить и на стороне деталей.

Групповой вывод платы, обозначенный на рис. 5 буквами Б, соединяют с дросселем L2. В отверстия группы В впаивают проводники от анодов тринисторов. Выводы Г соединяют с нижним по схеме выводом трансформатора Т1, а Д - с дросселем L1.

Отрезки провода в каждой группе должны быть одинаковой длины и одинакового сечения (не менее 2,5 мм2).
Рис. 6 Теплоотвод

Теплоотвод представляет собой пластину толщиной 3 мм с отогнутым краем (см. рис. 6).

Лучший материал для теплоотвода - медь (или латунь). В крайнем случае, при отсутствии меди, можно использовать пластину из алюминиевого сплава.

Поверхность со стороны установки деталей должна быть ровной, без зазубрин и вмятин. В пластине просверлены отверстия с резьбой для сборки ее с печатной платой и крепления элементов. Через отверстия без резьбы пропущены выводы деталей и соединительные провода. Через отверстия в отогнутом крае пропущены анодные выводы тринисторов. Три отверстия М4 в теплоотводе предназначены для его электрического соединения с печатной платой. Для этого использованы три латунных винта с латунными гайками.Рис. 8. Размещение узлов

Однопереходный транзистор VT1 обычно проблем не вызывает, однако некоторые экземпляры при наличии генерации не обеспечивают, необходимую для устойчивого открывания тринистора VS2, амплитуду импульсов.

Все узлы и детали сварочного аппарата установлены на пластину-основание из гетинакса толщиной 4 мм (подойдет также текстолит толщиной 4...5 мм) на одной его стороне. В центре основания прорезано круглое окно для крепления вентилятора; он установлен с той же его стороны.

Диоды VD1-VD4, тринистор VS1 и лампа HL1 смонтированы на уголковых кронштейнах. При установке трансформатора Т1 между соседними магнитопроводами следует обеспечить воздушный зазор 2 мм Каждый из зажимов для подключения сварочных кабелей представляет собой медный болт М10 с медными гайками и шайбами.

Головкой болта изнутри прижат к основанию медный угольник, дополнительно зафиксированный от проворачивания винтом М4 с гайкой. Толщина полки угольника - 3 мм. Ко второй полке болтом или пайкой подключен внутренний соединительный провод.

Сборку печатная плата-теплоотвод устанавливают деталями к основанию на шести стальных стойках, согнутых из полосы шириной 12 и толщиной 2 мм.

На лицевую сторону основания выведены ручка тумблера SA1, крышка держателя предохранителя, светодиоды HL2, HL3, ручка переменного резистора R1, зажимы для сварочных кабелей и кабеля к кнопке SB1.

Кроме этого, к лицевой стороне прикреплены четыре стойки-втулки диаметром 12 мм с внутренней резьбой М5, выточенные из текстолита. К стойкам прикреплена фальшпанель с отверстиями для органов управления аппаратом и защитной решеткой вентилятора.

Фальшпанель можно изготовить из листового металла или диэлектрика толщиной 1... 1,5 мм. Я вырезал ее из стеклотекстолита. Снаружи к фальшпанели привинчены шесть стоек диаметром 10мм, на которые наматывают сетевой и сварочные кабели по окончании сварки.

На свободных участках фальшпанели просверлены отверстия диаметром 10 мм для облегчения циркуляции охлаждающего воздуха. Рис. 9 . Внешний вид инверторного сварочного аппарата с уложенными кабелями.

Собранное основание помещено в кожух с крышкой, изготовленный из листового текстолита (можно использовать гетинакс, стеклотекстолит, винипласт) толщиной 3...4 мм. Отверстия для выхода охлаждающего воздуха расположены на боковых стенках.

Форма отверстий значения не имеет, но для безопасности лучше, если они будут узкими и длинными.

Общая площадь выходных отверстий не должна быть менее площади входного. Кожух снабжен ручкой и плечевым ремнем для переноски.

Электрододержатель конструктивно может быть любым, лишь бы он обеспечивал удобство работы и легкую замену электрода.

На ручке электрододержателя нужно смонтировать кнопку (SB1 по схеме) в таком месте, чтобы сварщик мог легко удерживать ее нажатой даже рукой в рукавице. Поскольку кнопка находится под напряжением сети, необходимо обеспечить надежную изоляцию как самой кнопки, так и подключенного к ней кабеля.

P.S. Описание процесса сборки заняло много места, но на самом деле все гораздо проще, чем кажется. Любой, кто хоть раз держал в руках паяльник и мультиметр, без проблем сможет собрать этот сварочный инвертор своими руками.

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.

Немного информации о сварочных аппаратах

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:

трансформатор – главная деталь;
первичная и вторичная катушки;
корпус для сварочного аппарата;
вентиляторы;
канцелярская бумага или моток из кассового аппарата;
медная полоска;
медная лента.

Вернуться к оглавлению

Как изготовить самодельный сварочный аппарат

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.