Самый простой сварочный инвертор своими руками – подбираем транзисторы для сварочных инверторов

Подбор транзисторов для сварочных инверторов – какие бывают, их отличия и характеристики

Технический прогресс за последние столетия не смог пройти мимо сварочного производства. На смену громоздкому и не удобному агрегату пришел современный инверторный сварочный аппарат.

Внедрение электронных систем в устройство, позволило максимально облегчить работу в сварочном деле. Теперь стало намного легче использовать сварку в быту.

Наличие электроники позволило включить в аппарат те функции, которые невозможно применить для старых моделей трансформаторах. Конечно, факт использования электронных элементов указывает на факт использование транзисторов.

Транзистор – что это и какие бывают

В этой статье мы постараемся максимально развернуто ответить на все эти вопросы. Подробнее опишем их отличия, какому лучше отдать своё предпочтение.

В каждой электронной конструкции используется транзистор. Он может быть и детской игрушке, и в системе наземного воздушного наблюдения. Это чудо техники используется при производстве вычислительной техники, аудио- и видео аппаратуры.

То есть к их помощи прибегать в построении любой микросхемы. Роль транзистора в инверторе – это усиление и управления электрическим током. Изобретение транзистора в 1948 году спровоцировало мощный толчок в эволюции науки и техники.

Конечно, это повлекло радикальные изменения в развитии электроники.

Транзистор играет большую роль в комплектации малогабаритных сварочных аппаратов. Важным достоинством оных считается способность безупречно работать при низком напряжении, а также при высоком значении тока.

Он используется для генерирования, усиления, коммутации и преобразования электрических сигналов. Современный инвертор имеет вес не более 5 кг.

И это благодаря внедрению компактной схемы, которую собрали при помощи транзисторов. Это повлекло уменьшение габаритов всего сварочного аппарата.

Прибор с такими размерами, очень сильно упрощает сварочную работу в малодоступных местах. Если сравнивать привычный для нас сварочный аппарат, которым пользовались раньше и инвертор, то можно с уверенностью сказать, что современный прибор намного проще в изучении и применении.

Огромная важность просматривается в количестве дополнительных функций, которые были внедрены в устройство. Именно этот факт позволяет начинающему сварщику без колебаний приступить к работе без риска.

Транзистор – это полупроводниковый прибор, главный составляющий современного сварочного инвертора.

В связи с тем, что инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить максимум информации о его электронном наполнении.

Эти знания понадобятся для понимания начинки сварочного оборудования которое вы используете. Бесспорно, большую роль играет наличие многих дополнительных функций. Это позволяет менее сварщику без колебаний приступить к работе.

И так как инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить побольше информации о его электронном наполнении. Эти знания понадобятся для понимания функций оборудования которое вы используете.

В настоящий время самыми есть два вида транзисторов, которые используются в сварочных инверторах: IGBT и MOSFET. Именно они сыграли роль в уменьшении габаритов, а так также способствовали расширению дополнительных возможностей аппарата.

Биполярный транзистор IGBT

Предлагаю обратить внимание на биполярный транзистор с изолированным затвором – это IGBT. Фактически это два транзистора на одной подложке. IGBT позволяет получить высокую силу тока на выходе, при минимальном нагреве.

Он способен усиливать и генерировать электрические колебания. Модели IGBT стали применять в сварочных инверторах, где была потребность в работе при самых высоких напряжениях.

В результате стало понятно, что производство сварочных аппаратов возможно вывести на более высокий уровень исключительно с помощью IGBT.

Очень часто для бесперебойной работы мощных выключателей в транзистор IGBT вживляют специальные микросхемы.

Какой лучше?

Чуть выше мы упоминали ещё об одном транзисторе MOSFET. Очень часто между специалистов сварочного дела возникает спор какой транзистор лучше. Как мы можем прокомментировать данную ситуацию?

Между этими двумя видами существует достаточно много различий. Правда с первого взгляда их не просто определить. MOSFET,- это полевой транзистор. IGBT – это биполярный.

Самое главное – это предельная мощность, которую должен выдерживать транзистор. У MOSFET эти показатели ниже, а у IGBT мощность выше. Естественно этот фактор влияет и на разницу стоимости прибора.

Интересно что в характеристиках мы видим много конкретных различий, но в действительности на практике такой разницы не ощущается. Использование транспорта MOSFET, а не IGBT на процесс работы никак не влияет.

Кроме того, IGBT инвертор будет намного дороже в обслуживании. В случае поломки для этого аппарата очень не просто найти хорошего мастера и расходники. Эти факторы ощутимо влияют на стоимость IGBT.

Поэтому для бытовой сварки рекомендуем хороший и бюджетный в обслуживании инвертор MOSFET.

Вся ценность и превосходство IGBT появляются в аппарате, который предназначен для высоковольтных подключений. Но это уже профессиональные сварочные работы. И вот здесь огромная мощность играет первую роль.

В других случаях, для любительской сварки разницы между MOSFET и IGBT нет никакой. Вид транзистора не играет никакой роли для новичков. Но вот для квалифицированного професионала все -таки IGBT инвертор.

Хоть они дороже в обслуживании, но зато позволяют использовать больше мощности.

Подведем итог

В завершение нашей статьи хочется порекомендовать новичка в сварочном деле не волновать о выборе транзисторов. MOSFET сравнительно дешевле в ремонте и для вас будет привести его в рабочее состояние намного легче.

А если вы мастер сварочного дела, то конечно для работы вам будет нужно IGBT инвертор. Разумеется, их обслуживание будет дороже, но зато есть возможность использовать больше мощности.

В любом случае, какой бы прибор вы не выберите, современный и компактный инвертор будет помогать вам при выполнении любых сварочных работ.

Дополнительные функции помогут даже абсолютному новичку почувствовать себя мастером сварочных работ. Конечно, инверторный сварочный прибор намного сложнее чем классический трансформатор.

Но вот только вряд ли вы захотите отказаться от многочисленных функций в современном аппарате, от их стабильности и надёжности. А вы как считаете? Интересно ваше мнение. Делитесь ниже в комментариях. Удачи вам в вашем деле.

Самый простой сварочный инвертор своими руками — подбираем транзисторы

Инвертор представляет собой прибор, который служит для сварки и резки чёрных и цветных металлов, а также нержавеющей стали. Основным его преимуществом является работа от постоянного тока, что позволяет сделать более качественный шов, а также обеспечивает быстрое разжигание и удерживание дуги. Простой сварочный инвертор своими руками имеет небольшие размеры в сравнении с трансформаторным аппаратом. Можно использовать старый корпус от нерабочего инвертора, чтобы упростить себе работу по сборке.

Запчасти для сварочных инверторов имеются в свободной продаже. Однако чтобы правильно их подобрать, нужно обладать некоторыми специальными знаниями.

Сначала не лишним будет заметить, что транзисторы для сварочных инверторов чаще, чем другие детали выходят из строя. Поэтому именно их правильный подбор и высокое качество будут обеспечивать долгосрочную работу прибора.

Сделанный инверторный сварочный аппарат своими руками, снабжён четырьмя ключами, которые состоят из четырёх параллельных транзисторов, прикреплённых к обособленным радиаторам.

Транзисторы крепятся с помощью термопасты, которая служит также для отвода тепла от этого элемента.

Принципы выбора транзисторов

  1. Расчёт мощности

Перед тем, как начать собирать простой сварочный инвертор своими руками, необходимо правильно рассчитать его мощность. Для этого надо умножить необходимую силу тока на напряжение горения электрической дуги.

Например: 160 А х 24 В = 3840 Вт.

Если учесть, что КПД, в среднем, составляет 85%, то перекачиваемая транзисторами мощность будет составлять 4517 Вт.

Теперь, зная данную величину, можно просчитать силу тока, которую транзисторы должны коммутировать во время работы инвертора. Для этого надо найти частное общей мощности и напряжения сети. То есть:

4517 Вт : 220 В = 20 А.

Для того, чтобы поддерживать 220 В при силе тока в 20 А необходимо установить фильтр с ёмкостью не менее 1000 мкФ. Здесь надо заметить, что имеются два параметра максимального тока при разных температурах (при 200С и при 1000С). Когда через транзисторы для сварочных инверторов проходит большой ток, на них образуется тепло, скорость отвода радиатором которого недостаточна. При этом кристалл будет перегреваться и приведёт к разрушению силового ключа. Значит, надо брать транзисторы, рабочий ток которых при 1000С будет составлять 20 ампер или более.

  1. Выбор рабочего напряжения

Собирая инверторный сварочный аппарат своими руками, следует знать, что напряжение на транзисторах не должно быть больше напряжения питания. Это означает, что надо приобретать транзисторы с напряжением, превышающим 400 В.

  1. Подбор транзисторов в соответствии с рабочей частотой

Для подобранных выше параметров рабочая частота транзисторов должна быть не менее 100 кГц. Это могут быть IGBT или полевые транзисторы, допустимое напряжение которых составляет 500 вольт. Единственным их неудобством является отсутствие отверстия для крепежа.

Для того чтобы IGBT транзисторы нормально функционировали нужна пауза между открытием и закрытием, составляющая приблизительно 1,2 микросекунды. Исключение составляют MOSFET транзисторы, в которых время может равняться 0,5 микросекунды.

Учитывая все вышеперечисленные требования к транзисторам, можно собрать качественный простой сварочный инвертор своими руками. Также для этого нужен набор инструментов и приборов, включающий в себя осциллограф, паяльник, мультиметр, вольтметр и набор отвёрток. Перед началом работы следует внимательно изучить схемы прибора и приобрести все необходимые детали.

Многие фирмы предлагают качественные запчасти для сварочных инверторов. Но в данном сегменте рынка выделяется фирма IR. Специалисты данной компании разработали и выпустили транзисторы типа IRG4PH50UD и IRG4PC50UD, а также полевые транзисторы IRFPS40N50, IRFPS37N50A и IRFPS43N50K.

Они подходят к описанным выше параметрам и являются надёжными элементами, которые обеспечат долгую работу сварочного аппарата даже при частом использовании при условии правильной эксплуатации. Нельзя допускать, чтобы в него попадала металлическая стружка, влага, пыль и другие посторонние предметы. Это может привести к короткому замыканию.

Во время сборки сварочного инвертора следует соблюдать правила по технике безопасности при работе с электрическими приборами.

Еще по этой теме на нашем сайте:

  1. Схема простого сварочного инвертора – электросхема инверторного сварочного аппарата для дома
    Схема простого сварочного инвертора разделяется на силовую, то есть как раз ту, которая выдает ток на дугу, и управляющую части. Инвертор по сути своей –.

Ручная сварка для начинающих — самоучитель по сварке дома
В данный момент необходимость сварочных работ имеется практически в любой отрасли промышленности. И сложно вспомнить хотя бы одну отрасль, где не применялся бы труд сварщика.

Сварочный инвертор самодельный – разбираем и комментируем схемы самодельных сварочных аппаратов
Сварочный инвертор, также называемый сварочным аппаратом, некогда был изобретен достаточно известным ученым Юрием Негуляевым и с тех пор стал практически незаменимым прибором. Сварочный инвертор самодельный.

Сварка аргоном — видео, как правильно производится аргонная сварка
Перед началом работы стоит внимательно просмотреть «Аргонная сварка. Видео» для того, чтобы понять преимущества её использования, нюансы самого процесса, а также самые распространённые ошибки, которые.

Как своими руками изготовить сварочный инвертор?

Для того чтобы собрать сварочный инвертор своими руками, не обязательно обладать глубокими познаниями в физике, разбираться профессионально в технике, электричестве и т.д.

Необходимо только выполнять все по схеме и знать, хотя бы на минимальном уровне механизм действия данного оборудования. Желающим создать инвертор в более экономном и простом варианте, следует знать, что технические особенности и КПД по сути одинаковые от аналогов конструкции.

Характеристики самодельного инвертора

Один из важных вопросов для специалистов по сварке – как сделать сварочный инвертор своими руками. Процесс можно выполнить при помощи схемотехники сварочных инверторов.

Прежде чем собирать эффективный сварочный инвертор необходимо выделить следующие технические характеристики оборудования:

  • на одном из транзисторов сила тока, который проходит через вход, должна составлять 32 ампера;
  • 250 ампер – показатель силы тока, который создается при выходе из аппарата;
  • напряжение должно быть до 220 вольт.

Для того чтобы создать самый простой сварочный инвертор необходимо соединить следующие элементы в один механизм:

  • силовой блок;
  • питательный блок на тиристорах;
  • драйвера для силовых ключей.

Материалы для его сборки

Прежде чем начать собирать по схеме сварочного инверторного типа аппарат, мастер должен подготовить необходимые инструменты и материалы, которые могут понадобиться ему в работе.

В первую очередь:

  • различного типа отвертки;
  • паяльное устройство, чтобы соединять детали в электронной схеме;
  • нож;
  • инструмент для вырезки на металлической поверхности;
  • резьба, как крепежная деталь;
  • поверхность с небольшой толщиной из металла;
  • детали, благодаря которым формируется электросхема инверторного сварочного аппарата;
  • провод из меди и полосы, чтобы обмотать трансформатор потребуется;
  • стеклоткань;
  • слюда;
  • текстолиты;
  • обычная термобумага, использующаяся в кассовых аппаратах.

Но если есть надобность, то используют схемы сварочных аппаратов, работающие на трехфазовой электросети с напряжением в 380 вольт. У таких оборудований есть достоинства, среди которых выделяют высокий показатель КПД, в отличие от однофазовых конструкций.

Блок питания агрегата

В блоке питания сварочного инвертора самой важной деталью является трансформатор, мотающийся при феррите в Ш7*7 либо 8*8.

При помощи данного механизма обеспечивается подача регулярного напряжения и создается за счет 4-х обмоток:

  1. Первичная.
    Сто кругов проводом ПЭВ в диаметре 0,3 миллиметра.
  2. Первая вторичная.
    15 кругов проводом ПЭВ в диаметре 1 миллиметр.
  3. Вторая вторичная.
    15 кругов ПЭВ в диаметре 0,2 миллиметра.
  4. Третья вторичная.
    20 кругов в диаметре 0,3 миллиметра.

После того как будет выполнена первичная обмотка и проведена изоляция её сторон за счет стеклоткани, её также обматывают в экранирующий провод. Каждый виток должен целиком покрывать защитный слой.

Обмотка экранирующим проводом должна быть в таком же направлении, как и первичная обмотка. Стоит обратить внимание на одинаковость диаметров двух видов обмоток.

Этим же правилом пользуются и для других видов: при наматывании на каркас трансформатора, изоляции друг от друга проводов за счет стеклоткани либо при использовании простого малярного скотча.

Для стабилизации напряжения в области 20-25 вольт, что поступает в блок питания через реле, подбирается резистор для электронных схем. Главной особенностью рассматриваемого механизма выступает изменение переменного тока в регулярный.

Добиться этого можно, используя диод, формирующийся при выполнении схемы «косой мост». Бывает так, что при эксплуатации аппарата диод перегревается, из-за чего приходится проводить монтаж на радиаторах и нередко ремонт блока питания. Альтернативным вариантом радиаторам является охлаждающая деталь от старой техники.

Читайте также:  Как отстирать белые вещи от серости и желтизны в домашних условиях доступными средствами?

Монтаж диодного моста подразумевает под собой применение 2-х радиаторов: верх через прокладку из слюды присоединяют к одной батареи, а низ через поверхность термопасты ко второй батареи.

Мост из диодов должен выводиться в том направлении, куда направлен вывод транзистора. За счет этого постоянный ток превращается в переменный с высокими частотами.

Соединительный провод этих выводов максимум может достигать длины в 15 сантиметров. Металлический лист необходимо расположить между блоком питания и инверторной частью аппарата и приварить к «телу» оборудования.

Силовой блок

Силовой блок – это основа трансформатора в сварочном инверторе. С его помощью уменьшается показатель напряжения тока с высокими частотами, а сила наоборот повышается. Для создания в трансформаторе силового блока требуется использование сердечников. Чтобы создать небольшой зазор рекомендуется воспользоваться обычной газетной бумагой.

С каждым наложенным слоем, чтобы обеспечить термоизоляцию необходимо наматывать ленту от кассового аппарата для достижения хорошей износоустойчивости. Вторичную обмотку создают на основе 3-х полосовых слоев из меди, изолирующиеся друг от друга за счет ленты фторопласта.

Большинство мастеров обматывают понижающий трансформатор толстым проводом из меди, однако, это ошибочное действие. С таким трансформатором простой сварочный инвертор будет работать с высокочастотным током, вытесняющим наружу проводник без нагревания деталей внутри.

Оптимальнее всего формировать обмотки, используя проводник с широкой поверхностью, иными словами применить широкую медную полосу.

Вместо термоизоляционного поверхностного слоя специалисты иногда заменяют на простую бумагу. Она не так устойчива, как термоизоляционная либо лента в кассовом аппарате. Повышенная температура влияет только на потемнение ленты, однако её износоустойчивость остается на первоначальном уровне.

Инверторный блок

Основная функция простого сварочного инвертора заключается в преобразовании постоянного тока, который формируется при помощи выпрямителя аппарата в переменный высокочастотный ток.

Чтобы решить данную ситуацию, специалисты используют силовой транзистор, и высокие частоты с открывающимся и закрывающимся каналом. Рассматриваемый механизм в оборудовании отвечает за изменение постоянного тока в переменный с высокими частотами.

Инверторный сварочный аппарат сделать своими руками можно по электросхеме, где указывается и как последовательно соединять конденсаторы.

Их используют в следующих случаях:

  1. Минимализация выброса в трансформаторе.
  2. Минимализация потерь в трансформаторном блоке, появляющиеся в момент отключения аппарата от сети.
    Это происходит за счет того, что транзистор открывается с большей скоростью, чем закрывается – ток теряет свою мощность, что влечет за собой перегрев ключей в блоке транзистора.

Система охлаждения агрегата

Стоит отметить, что большинство силовых элементов в сварочном оборудовании имеют свойство сильно нагреваться во время эксплуатации, из-за чего оно может сломаться.

Дабы избежать таких ситуаций, то эффективнее всего во все блоки аппарата, помимо радиатора, установить вентилятор, охлаждающий механизм во время работы – своеобразную систему охлаждения.

Её можно самостоятельно сделать при наличии мощного вентилятора. Зачастую используют один с направлением воздушного потока в сторону понижающегося силового трансформатора.

С вентилятором, у которого небольшая мощность от компьютера, например, может понадобиться до 6 штук, из которых три устройства устанавливается возле силового трансформатора с направлением воздушного потока в обратную сторону.

Чтобы избежать перегрева, самодельный сварочный инвертор должен работать вместе с термодатчиком. Он устанавливается на греющий радиатор. Если радиатор достигает максимальное значение температуры, он автоматически отключает подачу тока.

Для более эффективного функционала системы охлаждения агрегата, корпус должен быть оснащен заборщиком воздуха с правильным его выполнением. Через его решетки проходит воздушный поток во внутренние системы аппарата.

Сборка инвертора своими руками

Важным вопросом остается, как сделать сварочный инвертор своими руками? В первую очередь нужно выбрать корпус с надежной защитой либо сформировать его самому при помощи листового металла, где толщина должна достигать не меньше, чем 4 миллиметра.

За основу, где монтируется трансформатор для инверторной сварки, используют листовой гетинакс с толщиной не меньше, чем 5 миллиметров. Сама конструкция будет располагаться на основании благодаря скобам, изготовленным самостоятельно из медных проволок в диаметре с 3 миллиметрами.

Чтобы создать электронные платы в электрических схемах сварочного аппарата, используют фольгированный текстолит, у которого толщина достигает 1 миллиметр. Монтируя магнитопроводы, которые в период эксплуатации имеют свойство греться, необходимо помнить о зазорах между ними. Они нужны, чтобы воздух мог свободно циркулировать.

С целью автоматического управления сварочным инвертором, сварщик должен купить и подсоединить к нему специальный контроллер, отвечающий за стабильность силы тока. От него также зависит, будет ли величина напряжения подачи мощной.

Для более удобной эксплуатации самодельного агрегата, во внешнюю часть монтируется орган управления. Он может выступать в виде тумблера для активации аппарата, ручкой в переменном резисторе, благодаря ей контролируется подача тока либо зажим для кабеля и сигнальный светодиод.

Собрать сварочный инвертор своими руками достаточно просто, если придерживаться всех правил, соблюдать инструкцию и строго идти по назначенной схеме.

Диагностика самодельного инвертора и его подготовка к работе

Собрать самодельный сварочный инвертор не весь процесс. Подготовительный этап также считается важной частью всей работы, где необходимо проверить, правильно ли работают все его системы, и как нужно настроить нужные параметры.

В первую очередь проводится диагностика оборудования, а именно подача напряжения 15 вольт на контроллер и охлаждающую систему сварочного аппарата, чтобы проверить их выдержку. Благодаря этому проверяется функционал механизмов и избежание перегревания во время эксплуатации агрегата.

При функциональности реле, напряжение в аппарат подается до 10 секунд. Достаточно важно узнать, сколько инвертор может во время сварки функционировать. Для этого он тестируется на протяжении 10 секунд. Если радиатор остается с прежней температурой, то время можно установить до 20 секунд, и т.д. до целой минуты.

Обслуживание самодельного сварочного инвертора

Для того, чтобы простой сварочный инвертор сделанный своими руками смог долго работать, за ним необходим грамотный уход. При поломке сварочного оборудования требуется снять корпус и аккуратно прочистить механизм при помощи пылесоса. В частях, куда он не достается можно воспользоваться кисточкой и сухой тряпкой.

В первую очередь, для самодельных инверторов нужно провести диагностику всего сварочного оборудования – проверяется напряжение, его вход и течение. При отсутствии напряжения необходимо проследить за функциональностью блока питания.

Также проблема может заключаться в сгоревших предохранителях конструкции. Слабым место считается и датчик, измеряющий температуру, который не ремонтируется, а заменяется.

После проведения диагностики необходимо обратить внимание на качество соединения электронных систем оборудования. Затем выявить некачественное скрепление на глаз либо используя специальный тестер.

При выявлении данных неполадок, они устраняются тотчас за счет доступных деталей, чтобы не спровоцировать перегрев и поломку всего сварочного оборудования.

Ошибочно считать, что созданный самостоятельно аппарат не позволит вам эффективно выполнять необходимую работу. Самодельным устройством с легкой схемой сборки можно сваривать элементы при помощи электрода в диаметре до 5 миллиметров и длиной дуги до 10 миллиметров.

После того, как самодельное оборудование будет включено в цепь, необходимо выставить автоматический режим с конкретным значением силы тока. Напряжение в проводе может быть около 100 вольт, что свидетельствует о каких-либо неполадках.

Чтобы устранить проблему надо найти схему сварочного инвертора, разобрать его и проверить насколько правильно он был собран.

Благодаря такому самодельному аппарату сварщик не только может сваривать однородный, темный металл, но также цветной и различные сплавы. Собирая такое устройство, необходимо помимо основ электроники, также иметь свободный период времени, чтобы осуществить задуманное.

Сварочный процесс при помощи инвертора – это нужная вещь в доме каждого мужчины для любых бытовых и промышленных целей.


Сборка инверторного сварочного аппарата своими руками

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:

  1. 15 витков с d = 1..1,5 мм.
  2. 15 витков с d = 0,2..0,35 мм.
  3. 20 витков с d = 0,35..0,5 мм.
  4. 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:

  1. Приобрести в специализированном магазине односторонний гетинакс с медной фольгой и хлористое железо.
  2. Изготовить макет печатной платы, используя программное обеспечение Sprint Layout.
  3. Распечатать на глянцевой бумаге, используя только лазерный принтер на самом высоком качестве. Обыкновенный струйный принтер для этих целей не подойдет.
  4. Прислонить распечатанный рисунок к медной фольге.
  5. При помощи нагретого утюга произвести перенос рисунка на фольгу, который должен получиться отчетливым.
  6. После этого выключить утюг и опустить плату в хлористое железо для вытравливания. Главное — не передержать и постоянно контролировать процесс, длительность которого зависит от концентрации хлористого железа.
  7. По окончании вытравливания нужно достать плату и промыть под проточной водой.

После изготовления трансформатора и печатной платы нужно приступить к монтажу радиокомпонентов по схеме блока питания сварочного инвертора. Для сборки БП понадобятся радиодетали:

  • 2 регулятора LM78L15.
  • TOP224Y.
  • Интегральная микросхема TL431.
  • BYV26C.
  • 2 диода HER307.
  • 1N4148.
  • MBR20100CT.
  • P6KE200A.
  • KBPC3510.
  • Оптопара типа PC817.
  • С1, С2: 10мк 450 В, 100мк 100 В, 470мк 400 В, 50мк 25 В.
  • C4, C6, C8: 0,1мк.
  • C5: 1н 1000 В.
  • С7: 1000мк 25 В.
  • Два конденсатора 510 п.
  • C13, C14 — 10 мк.
  • VDS1 — 600 В 2А.
  • Терморезистор типа NTC1 10.
  • R1: 47k, R2: 510, R3: 200, R4: 10k.
  • Резисторы гасящие: 6,2 и 30 на 5Вт.

После сборки БП нельзя подключать и проверять, так как он рассчитан именно для инверторной схемы.

Читайте также:  Ремонт металлических дверей: удаление царапин-советы профессионалов

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:

  1. 12 витков (площадь поперечного сечения (S) около 10..12 кв. мм.).
  2. 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.

Основные рекомендации

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:

  1. Подключить 15 В к ШИМ, подав питание на ШИМ и на систему охлаждения. Реле К1 выполняет роль ключа для замыкания R11 — при времени срабатывании первого около 10 секунд. Кроме того, выполняется зарядка С9-C12, которые разряжаются через R11. Наличие R11 обязательно, так как оно обезопасит конденсаторы от взрыва из-за всплеска тока при подаче сетевого питания.
  2. При помощи осциллографа выполнить проверку платы на наличие прямоугольных импульсов, идущих к HCPL3120 после срабатывания К1 и К2. Кроме того, реле К1 должно быть подключено после зарядки конденсаторов. Во время работы инвертора без нагрузки (холостой ход) сила тока должна быть менее 100 мА.
  3. Правильность установки фаз высокочастотного трансформатора проверяется 2-лучевым осциллографом. Для этого нужно выставить частоту ШИМ 50..55 Гц и измерить значение U, которое должно быть менее 330 В. Потребление моста должно быть 120..150 мА. При работе сварочного инвертора трансформаторы не должны сильно шуметь, а если такое происходит, нужно разобраться в этом. Шум часто происходит из-за плохо зажатых пластин магнитопровода. Смотреть на осциллограф и плавно крутить ручку переменного резистора.
  4. Параметры U не должны превышать 540 В (345 В является оптимальным значением U). После измерений нужно отсоединить осциллограф и начать варить металл. Время сварки нужно начинать с 10 секунд и постепенно увеличивать его до 5 минут. Если все сделано верно, то шума не должно быть.

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.

Ремонт и доработки сварочных инверторов своими руками

Характеристики большинства бюджетных инверторов нельзя назвать выдающимися, в то же время мало кто откажется от удовольствия использовать оборудование со значительным запасом надёжности. Между тем существует немало способов усовершенствовать недорогой сварочный инвертор.

Типовая схема и принцип работы инвертора

Чем дороже сварочный инвертор, тем больше в его схеме вспомогательных узлов, задействованных в реализации специальных функций. А вот сама схема силового преобразователя остаётся практически неизменной даже у дорогостоящего оборудования. Этапы превращения сетевого электрического тока в сварочный достаточно легко проследить — на каждом из основных узлов схемы происходит определённая часть общего процесса.

С сетевого кабеля через защитный выключатель напряжение подаётся на выпрямительный диодный мост, сопряжённый с фильтрами высокой ёмкости. На схеме этот участок легко заметить, здесь расположены внушительные по размеру «банки» электролитических конденсаторов. У выпрямителя задача одна — «развернуть» отрицательную часть синусоиды симметрично вверх, конденсаторы же сглаживают пульсации, приводя направление тока практически к чистой «постоянке».

Схема работы сварочного инвертора

Далее по схеме находится непосредственно инвертор. Эта часть также легко поддаётся идентификации, здесь располагается крупнейший алюминиевый радиатор. Инвертор строится на нескольких высокочастотных полевых транзисторах или IGBT-транзисторах. Довольно часто несколько силовых элементов объединены в общем корпусе. Инвертор снова преобразует постоянный ток в переменный, но при этом частота его существенно выше — порядка 50 кГц. Такая цепочка преобразований позволяет использовать высокочастотный трансформатор, который в разы меньше и легче обычного.

С понижающего трансформатора напряжение снимает выходной выпрямитель, ведь мы хотим сварку именно на постоянном токе. Благодаря выходному фильтру природа тока меняется с высокочастотного пульсирующего до практически прямой линии. Естественно, в рассмотренной цепи преобразований есть множество промежуточных звеньев: датчиков, управляющих и контрольных цепей, но их рассмотрение выходит далеко за рамки любительской радиоэлектроники.

Конструкция сварочного инвертора: 1 — конденсаторы фильтра; 2 — выпрямитель (диодная сборка); 3 — IGBT-транзисторы; 4 — вентилятор; 5 — понижающий трансформатор; 6 — плата управления; 7 — радиаторы; 8 — дроссель

Узлы, пригодные к модернизации

Важнейший параметр любого сварочного аппарата — вольт-амперная характеристика (ВАХ), за счёт неё и обеспечивается стабильное горение дуги при разной её длине. Правильная ВАХ создаётся микропроцессорным управлением: маленький «мозг» инвертора на ходу меняет режим работы силовых ключей и мгновенно подстраивает параметры сварочного тока. К сожалению, каким либо образом перепрограммировать бюджетный инвертор нельзя — управляющие микросхемы в нём аналоговые, а замена на цифровую электронику требует незаурядных знаний схемотехники.

Однако «умений» управляющей схемы вполне достаточно, чтобы нивелировать «криворукость» начинающего сварщика, ещё не научившегося стабильно удерживать дугу. Гораздо правильнее сосредоточиться на устранении некоторых «детских» болезней, первая из которых — сильный перегрев электронных компонентов, ведущий к деградации и разрушению силовых ключей.

Вторая проблема — использование радиоэлементов сомнительной надёжности. Устранение этого недостатка сильно снижает вероятность возникновения поломок через 2–3 года эксплуатации аппарата. Наконец, даже начинающему радиотехнику будет вполне по силам реализовать индикацию фактического сварочного тока для возможности работы со специальными марками электродов, а также провести ряд других мелких доработок.

Улучшение теплоотвода

Первый недостаток, которым грешит подавляющее большинство недорогих инверторных аппаратов — плохая схема отвода тепла с силовых ключей и выпрямительных диодов. Начинать доработку в этом направлении лучше с увеличения интенсивности принудительного обдува. Как правило, в сварочных аппаратах устанавливают корпусные вентиляторы с питанием от служебных цепей напряжением 12 В. В «компактных» моделях принудительное воздушное охлаждение может вовсе отсутствовать, что для электротехники такого класса, безусловно, нонсенс.

Достаточно просто увеличить воздушный поток путём установки нескольких таких вентиляторов последовательно. Проблема в том, что «родной» кулер скорее всего придётся снять. Чтобы эффективно работать в последовательной сборке, вентиляторы должны иметь идентичную форму и число лопастей, а также скорость вращения. Собрать одинаковые кулеры в «стопку» крайне просто, достаточно стянуть их парой длинных болтов по диаметрально противоположным угловым отверстиям. Также не стоит беспокоиться о мощности источника служебного питания, как правило её достаточно для установки 3–4 вентиляторов.

Если внутри корпуса инвертора недостаточно места для установки вентиляторов, можно приладить снаружи один высокопроизводительный «канальник». Его установка проще по той причине, что не требуется подключение к внутренним цепям, питание снимается с клемм кнопки включения. Вентилятор, разумеется, должен устанавливаться напротив вентиляционных жалюзеек, часть которых можно вырезать, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление. Оптимальное направление потока воздуха — на вытяжку из корпуса.

Второй способ улучшить теплоотвод — замена штатных алюминиевых радиаторов на более производительные. Новый радиатор нужно выбирать с наибольшим количеством как можно более тонких рёбер, то есть с наибольшей площадью контакта с воздухом. Оптимально в этих целях использовать радиаторы охлаждения компьютерных ЦП. Процесс замены радиаторов довольно прост, достаточно соблюдать несколько простых правил:

  1. Если штатный радиатор изолирован от фланцев радиоэлементов слюдой или резиновыми прокладками, их нужно сохранить при замене.
  2. Для улучшения теплового контакта нужно использовать кремнийорганическую термопасту.
  3. Если радиатор нужно подрезать, чтобы он поместился в корпус, обрезанные рёбра нужно тщательно обработать надфилем, чтобы снять все заусенцы, иначе на них будет обильно оседать пыль.
  4. Радиатор должен быть плотно прижат к микросхемам, поэтому предварительно на нём нужно разметить и просверлить крепёжные отверстия, возможно, потребуется нарезать резьбу в теле алюминиевой подошвы.

Дополнительно отметим, что нет смысла менять штучные радиаторы отдельно стоящих ключей, замене подвергаются только теплоотводы интегральных схем или нескольких высокомощных транзисторов, установленных в ряд.

Индикация сварочного тока

Даже если на инверторе установлен цифровой индикатор установки тока, он показывает не реальное его значение, а некую служебную величину, масштабированную для наглядного отображения. Отклонение от фактической величины тока может составлять до 10%, что неприемлемо при использовании специальных марок электродов и работе с тонкими деталями. Получить реальное значение сварочного тока можно путём установки амперметра.

В пределах 1 тысячи рублей обойдётся цифровой амперметр типа SM3D, его даже можно аккуратно встроить в корпус инвертора. Основная проблема в том, что для измерения столь высоких токов требуется подключение через шунт. Его стоимость находится в пределах 500–700 рублей для токов в 200–300 А. Обратите внимание, что тип шунта должен соответствовать рекомендациям производителя амперметра, как правило, это вставки на 75 мВ с собственным сопротивлением порядка 250 мкОм для предела измерения в 300 А.

Установить шунт можно либо на плюсовую, либо на минусовую клемму изнутри корпуса. Обычно размеров соединительной шины достаточно для подключения вставки длиной около 12–14 см. Изгибать шунт нельзя, поэтому если длины соединительной шины недостаточно, её нужно заменить медной пластиной, косичкой из очищенного однопроволочного кабеля или отрезком сварочной жилы.

Амперметр подключается измерительными выходами к противоположным зажимам шунта. Также для работы цифрового прибора требуется подать напряжение питания в диапазоне 5–20 В. Его можно снять с проводов подключения вентиляторов или найти на плате точки с потенциалом для питания управляющих микросхем. Собственное потребление амперметра ничтожно.

Повышение продолжительности включения

Продолжительность включения в контексте сварочных инверторов более разумно называть продолжительностью нагрузки. Это та часть десятиминутного интервала, в которой инвертор непосредственно выполняет работу, оставшееся время он должен пребывать на холостом ходу и охлаждаться.

Для большинства недорогих инверторов реальная ПН составляет 40–45% при 20 °С. Замена радиаторов и устройство интенсивного обдува позволяют увеличить этот показатель до 50–60%, но это далеко не потолок. Добиться ПН порядка 70–75% можно путём замены некоторых радиоэлементов:

  1. Конденсаторы обвязки ключей инвертора нужно поменять на элементы той же ёмкости и типа, но рассчитанные под более высокое напряжение (600–700 В);
  2. Диоды и резисторы из обвязки ключей следует заменить на элементы с большей рассеиваемой мощностью.
  3. Выпрямительные диоды (вентили), а также MOSFET или IGBT-транзисторы можно заменить на аналогичные, но более надёжные.

О замене самих силовых ключей стоит рассказать отдельно. Для начала следует переписать маркировку на корпусе элемента и найти подробный даташит на конкретный элемент. По паспортным данным выбрать элемент для замены достаточно просто, ключевыми параметрами служат пределы частотного диапазона, рабочее напряжение, наличие встроенного диода, тип корпуса и предельный ток при 100 °С. Последний лучше рассчитать собственноручно (для высоковольтной стороны с учётом потерь на трансформаторе) и приобрести радиоэлементы с запасом предельного тока около 20%. Из производителей такого рода электроники наиболее надёжными считаются International Rectifier (IR) или STMicroelectronics. Несмотря на довольно высокую цену, крайне рекомендуется приобретать детали именно этих брендов.

Намотка выходного дросселя

Одним из наиболее простых и в то же время самых полезных дополнений для сварочного инвертора будет намотка индуктивной катушки, сглаживающей пульсации постоянного тока, которые неизбежно остаются при работе импульсного трансформатора. Основная специфика такой затеи в том, что дроссель изготавливается индивидуально для каждого отдельного аппарата, а также может со временем корректироваться по мере деградации электронных компонентов или при изменении порога мощности.

Читайте также:  Особенности изготовления зернодробилки своими руками

Для изготовления дросселя понадобится всего ничего: изолированный медный проводник сечением до 20 мм 2 и сердечник, желательно из феррита. В качестве магнитопровода оптимально подойдёт либо ферритовое кольцо, либо сердечник броневого трансформатора. Если магнитопровод набран из листовой стали, его нужно просверлить в двух местах с отступом около 20–25 мм и стянуть заклёпками, чтобы иметь возможность беспроблемно прорезать зазор.

Дроссель начинает работать, начиная от одного полного витка, однако реальный результат виден, начиная с 4–5 витков. При испытаниях следует добавлять витки до тех пор, пока дуга не начнёт ощутимо сильно тянуться, мешая отрыву. Когда варить с отрывом станет затруднительно, нужно скинуть с катушки один виток и подключить параллельно дросселю лампу накаливания на 24 В.

Тонкая настройка дросселя выполняется с помощью сантехнического винтового хомута, которым можно уменьшить зазор в сердечнике, либо деревянного клина, которым этот зазор можно увеличить. Нужно добиваться, чтобы горение лампы при розжиге дуги было максимально ярким. Рекомендуется изготовить несколько дросселей для работы в диапазонах до 100 А, от 100 до 200 А и более 200 А.

Заключение

Все «навесные» дополнения, такие как дроссель или амперметр, лучше монтировать отдельной приставкой, которая включается в разрыв любой из сварочных жил посредством штекера типа байонет. Таким образом внутри корпуса инвертора сохранится достаточно пространства для вентиляции, а дополнительные устройства можно будет легко отключить за ненадобностью.

Нужно помнить, что кардинальной, глубокой модернизации провести не получится, иными словами, «РЕСАНТУ» в KEMPPI разумными силами и средствами не превратить. Однако изготовление приспособлений и мелкая доработка оборудования — отличный способ лучше изучить технологию дуговой сварки и проникнуться профессиональными тонкостями.

Сварочный инвертор своими руками: схемы и порядок сборки

Инверторные сварочные аппараты получили широкое применение в строительной сфере благодаря их высокой производительности и небольшому весу. Однако не каждый может позволить себе такой инструмент. Единственный выход — сделать сварочный инвертор своими руками. В интернете существует множество схем таких устройств. Многие из них отличаются сложностью и высокими затратами, но есть и бюджетные модели.

Общие сведения о сварочном инверторе

Традиционные сварочные аппараты имеют достаточно низкую цену, легкую ремонтоспособность, однако очень существенный недостаток не только их вес, но и зависимость от напряжения. Ввод электронного счетчика ограничен мощностью от 4 до 5 кВт. Для сварки толстого металла аппарат потребляет значительную мощность и зачастую выполнение работ становится невозможным. На смену им пришли инверторные сварочные аппараты.

Назначение и особенности функционирования

Применяется для проведения сварочных работ в домашних условиях, а также на предприятиях, обеспечивает стабильное горение и поддержание сварочной дуги, используя ток высокой частоты (отличной от 50 Гц).

Сварочный инвертор является обыкновенным импульсным блоком питания, работа которого основана на следующих принципах:

  1. Входное напряжение (сетевое питание сварочного инверторного аппарата 220 В переменного тока) преобразуется в постоянное.
  2. Постоянный ток преобразовывается в высокочастотный переменный.
  3. Происходит процесс преобразования напряжения путем его снижения.
  4. Выпрямление тока и преобразование для сварочных работ с сохранением частоты.

Благодаря этим моментам происходит снижение массы и габаритов аппарата. Для того чтобы собрать инверторную сварку своими руками необходимо знать принцип работы этого аппарата.

Принцип работы оборудования

В предыдущих моделях основным элементом являлся огромный мощный силовой трансформатор, позволяющий получать во вторичной обмотке мощные токи, необходимые для сварочных работ. Для получения такой силы тока необходимо использовать провод большим диаметром, что сказывается на весе сварочного аппарата.

С изобретением импульсного блока питания решить проблему с массой и размерами оказалось проще, ведь размеры и вес самого трансформатора снижаются в несколько десятков или сотен раз. Например, при увеличении частоты в 6 раз можно снизить габариты трансформатора в 3 раза. Это приводит к значительной экономии материала.

Благодаря мощным ключевым транзисторам, применяемым в инверторной схеме, происходит переключение с частотой от 50 до 80 кГц. Эти транзисторы работают только от постоянного напряжения.

Как известно из курса физики, для получения постоянного напряжения применяется простейший полупроводниковый прибор — диод. Диод пропускает ток в одном направлении, отсекая отрицательные значения синусоидального напряжения. Но применение одного диода приводит к большим потерям, поэтому применяется группа, состоящая из мощных диодов, которая называется диодным мостом.

На выходе диодного моста получается постоянное пульсирующее напряжение. Для получения нормального постоянного напряжения применяется конденсаторный фильтр. После этих преобразований на выходе фильтра появляется напряжение постоянного тока свыше 220 В.

Блок, состоящий из выпрямительного моста и фильтрующих элементов, называется блоком питания (БП).

БП служит источником питания инверторной схемы. Транзисторы подключены к понижающему трансформатору, который является импульсным и работает на частотах в диапазон от 50 до 90кГц. Мощность такого трансформатора примерно такая же, как и у его огромного собрата — сварочного силового трансформатора.

Модернизация такого прибора становится более легкой, потому что благодаря его размерам и массе, появляется дополнительные возможности по увеличению стабильности работы сварочного аппарата.

Существует огромное количество изготовления самодельных сварочных инверторов, схемы которых разнообразны по функциональности и способам монтажа. Разберем каждую из самодельных моделей подробно.

Изготовление резонансного инвертора

За основу необходимо использовать блок питания компьютера форм-фактора AT, от которого потребуется кулер и радиаторы. Детали берутся из элементарной базы мониторов и телевизоров, в противном случае, если их нет, то покупаются на рынке. Все компоненты имеют низкую стоимость.

Рекомендации по изготовлению:

  1. Для упрощения схемы ШИМ полностью исключить, так как потребуется стабилизированное напряжение, получаемое задающим генератором.
  2. Использовать стабилитроны KC213 для предотвращения выхода из строя транзисторов.
  3. Для снижения наводок и помех необходимо монтировать рядом с трансформатором силовые транзисторы высокочастотного типа.
  4. Дорожки для силового моста и силового блока на плате из толстого текстолита (не менее 4 мм) необходимо сделать шире (протекают токи до 30 А) и залудить тугоплавким припоем (не менее 2 мм).
  5. Кабель питания использовать не менее 3 квадратов.
  6. Использовать двойную изоляцию (несгораемые слюдяные или стекловолоконные кембрики) для высоковольтных цепей.
  7. Дроссель должен быть без металлического кожуха.
  8. Хорошая постоянная вентиляция.
  9. Силовые диоды (выходные) необходимо защитить от пробоя с помощью RC-цепочки.

После чего необходимо определиться с параметрами инверторной сварки своими руками. А также возможно использовать и такие характеристики:

  1. Выходной ток нагрузки: от 5 до 120 А.
  2. Напряжение (при холостом ходе): 90 В.
  3. Продолжительность нагрузки может изменяться. Все зависит от диаметра электрода: 2 мм = 100%, 3 мм = 80%. Необходимо учесть влияние высокой температуры.
  4. Входная сила тока: около 10А.
  5. Приблизительная масса: около 3 кг.
  6. Должен присутствовать регулятор силы тока при сварке.
  7. Тип вольт-амперной характеристики, обеспечивающей работу в полуавтоматическом режиме: падающая.

Схема оборудования

Основная часть — задающий генератор собран на микросхеме SG3524, которая применяется во всех источниках бесперебойного питания. Инвертор обладает низкой потребляемой мощностью около 2,5 кВт, благодаря чему, возможно применение в квартире.

Трансформатор необходимо собрать на сердечниках типа Е42, который применяется в старых ламповых мониторах. Для изготовления необходимо примерно 5 штук таких трансформаторов.

Еще один трансформатор следует использовать для дросселя. Остальные элементы индуктивности собираются из сердечника типа 2000НМ. Диоды и транзисторы необходимо установить на радиаторы с термопастой КТП-8 или другого типа. Напряжение холостого хода примерно равно 36 В с длинной дуги от 4 до 5 мм, что позволяет работать с ним начинающим строителям. Выходные кабели следует уложить в ферритовые трубки или кольца из феррита блока питания.

Конструктивной особенностью схемы является возникновение максимального тока в I обмотке во время резонанса.

Схема 1 — Схема сварочного резонансного инвертора

Благодаря малому весу и габаритам появляется возможность модернизировать аппарат.

Предотвращение залипания электрода

Для этого случая применяется транзистор IRF510, являющиеся полевым. Кроме того, он обеспечивает еще плавный пуск и прерывание входа на микросхеме SG3524:

  1. При высокой температуре срабатывает термодатчик.
  2. Отключение при помощи тумблера.
  3. Блокировка при КЗ (коротком замыкании).

Простой сварочный прибор

Эта модель рассчитана на напряжение 220 В и ток величиной в 32А, после преобразования его величина достигнет 280А. Такого значения вполне достаточно для прочного шва на расстоянии до 1,5 сантиметра.

Схема и комплектующие

Основным элементом является трансформатор, который достаточно тяжело сделать, но вполне реально.

  1. Состоит из ферритового сердечника (7×7 либо 8×8).
  2. Первичная обмотка составляет примерно 100 витков и ее диаметр 0,3 мм.
  3. Вторичные обмотки — 3 штуки: 15 витков и диаметр провода 1 мм; 15 витков — 0,2 мм; 20 витков — 0,35 мм.
  4. Материалы для трансформатора: медные провода соответствующего диаметра, стеклоткань, текстолит, электротехническая сталь (для железняка), хлопчатобумажный материал.

Для четкого понимания принципа работы необходимо внимательно изучить схему основных узлов.

Рисунок 1 — Структурная схема инверторного сварочного аппарата

Пояснение к схеме:

  1. Сетевой выпрямитель, выполняющий преобразования переменного напряжения в постоянное.
  2. Сетевой фильтр сглаживает пульсации.
  3. Преобразователь частоты выполняется на транзисторах.
  4. Высокочастотный сварочный трансформатор участвует в преобразовании напряжения.
  5. Силовой выпрямитель осуществляет выпрямление тока в постоянный заданной частоты.
  6. Управление преобразователем частоты выполнено в виде регулятора для выставления режима работы.

Блок питания и силовая часть

Блок, состоящий из трансформатора, выпрямителя и фильтра (или системы фильтров) выполняется отдельно от силовой части.

Схема 2 — Принципиальна схема БП

Проводники (длиной не более 15 см) для управления затворками транзисторов необходимо припаивать поближе к последним, причем проводники соединяются попарно между собой, сечение их не играет роли.

Основой силового блока является понижающий трансформатор с сердечником Ш20×208 2000 нм, причем II обмотка наматывается в несколько слоев провода, изоляция которого не повреждена. На вторичку необходимо мотать следующим образом, изолируя слои: 3 слоя, а затем прокладка-фторопласт, затем опять 3 слоя и снова прокладка-фторопласт. Это делается для увеличения сопротивляемости перегрузкам. После чего на II обмотку поставить конденсатор не меньше 1000 В.

Для обеспечения циркуляции воздуха между слоями обмоток необходимо собрать на ферритовом сердечнике трансформатор тока, подключенный к плюсу, и его сердечник следует обмотать термобумагой (кассовая лента). Выпрямительные диоды прикрепить на радиатор.

Схема 3 — Силовая часть инвертора

Инверторный блок и охлаждение

Основным предназначением инверторного блока является процесс преобразования постоянного в переменный высокочастотный ток. Применяются для этого мощные транзисторы, хотя в некоторых случая возможна замена более мощного на 2 или более транзисторов средней мощности.

Немаловажным элементом всего устройства является достаточно хорошее охлаждение. Для этого следует использовать кулера с компьютерной техники, но не следует ограничиваться одним, ведь необходимо обеспечить достаточное охлаждение для силовой схемы, радиаторы которой служат для отвода тепла, но это тепло необходимо рассеивать. Для полной защиты необходимо вмонтировать термодатчик (устанавливается на нагревательном элементе), благодаря которому будет размыкаться питание от сети.

Пайка, настройка и проверка работоспособности

Ключевым фактором является пайка, ведь при правильном размещении деталей зависит размер всего изделия и возможность оптимального охлаждения. Диоды и транзисторы устанавливают на встречном направлении друг к другу. Входная цепь расчитывается с запасом, примерно на 300 В.

Для настройки функционирования необходимо подключить широтно-импульсный модулятор к 15 В для запитки кулера. Реле включается вместе с резистором R11 и должно выдавать 150мА.

После проведенных манипуляций необходимо приступить непосредственно к проверке работоспособности устройства:

  1. Запитать прибор от сети.
  2. Задать высокие показатели тока.
  3. Сверить показания по осциллографу: в нижней петле напряжение около 500 В, но не более 550. При правильной сборке значение этого напряжение будет не менее 350 В.
  4. Отсоединить осциллограф и отключить инвертор. Подготовить электроды.
  5. Начинать производить сварочные работы и следить за трансформатором, если он закипает, то еще раз перебрать схему.
  6. После 3−4 швов радиаторы нагреваются. Для охлаждения необходимо дать остыть прибору, не выключая его из сети (охлаждение выполнит свою функцию).

Если эта схема показалась очень сложной, то рассмотрим схему совсем простого устройства.

Простейшее инверторное устройство для сварки

Модель этого агрегата является очень простой и бюджетной. Собрать ее несложно благодаря простой принципиальной схеме.

Процесс всей сборки можно разделить на этапы, кроме того, необходимо собрать все детали, материалы:

  1. Намотка трансформатора включает в себя: намотку медной жести 4 см и диаметром 0,3 мм, прокладки из бумаги для кассового аппарата или лакоткань, используя при повторной обмотке 3-и полоски, причем нужно и изолировать их. Вместо медной жести можно применить провод, состоящий из нескольких жил диаметром до 0,7 мм (I — 100 витков, II — 15, II — 15 II — 20).
  2. Монтируется кулер.
  3. Основа аппарата для сварки подсоединяется к трансформатору, состоящей из диодов, транзисторов.
  4. Конденсаторы необходимы для ликвидации резонансных выбросов.
  5. Необходимо использовать снабберы для рассеивания мощности (свв-81 и к78−2).
  6. Установить все элементы на гетинаксовую плату, исходя из конфигурационных размеров.
  7. Вывести светодиоды и переменный резистор (ручку) на панель настройки и индикации.
  8. Поместить все это в корпус.

Схема 4 — Схема самого простого сварочного инвертора своими руками

После сборки аппарат необходимо настроить и произвести диагностику при первом запуске для выявления погрешностей работы.

  1. Подключение 15 В к ШИМ.
  2. Подключить реле после зарядки конденсаторов для замыкания резистора. При использовании напрямую существует вероятность взрыва!
  3. При холостом ходе сила тока моста должна быть менее 100мА.
  4. Проверка корректности установки фаз трансформатора, использовав осциллограф в 2-а луча. Выставить частоту ШИМ 55кГц и в этом случае напряжение не должно превышать 330 В.
  5. Для определения частоты самого аппарата стоит снизить частоту ШИМ постепенно до тех пор, пока на IGBT не появится заворот, зафиксировав этот показатель (разделить на 2 и прибавить частоту насыщения). Это и есть рабочее колебание частот трансформатора.
  6. Потребление моста 150мА.
  7. Трансформатор не должен сильно шуметь, если шумовые эффекты имеются, то обратить внимание на полярность.
  8. Повышать плавно ток инвертора переменным резистором. При этом показания осциллографа не превышают 550 В. Оптимальным является 340 В.
  9. Начать сварку с 5 секунд и постепенно увеличить время. Варить не более 3 минут, давая остыть аппарату.

Таким образом, собрать инвертор для сварки можно и своими руками. Необязательно использовать сложные схемы, ведь радиолюбители нашли оптимальное решение в бюджетном варианте. А уровень сложности схем варьируется от достаточно сложных до простых. Для сборки сварочного инвертора своими руками необязательно покупать дорогие детали, а можно использовать подручные средства.

Ссылка на основную публикацию