Саморобний зварювальний інвертор із доступних деталей схеми. Саморобний інверторний зварювальний апарат з деталей старих телевізорів

Інверторного типу використовується в майстерні та мобільними бригадами. Відрізняється малою вагою та габаритами, високою якістю зварного шва. Домашньому майстру теж не завадить свій апарат, купувати який часто не по кишені. У такому разі можна зібрати зварювальний інвертор своїми руками. Навіть найпростіша схема дозволить працювати електродами діаметром 3–4 мм та використовувати апарат для особистих потреб. Згідно з описом, йому достатньо живлення від побутової мережі 220 В.

Рисунок 5 - Схема інверторного зварювального апарату

Усередині інвертора відбувається випрямлення вхідної напруги. Потім перетворена напруга за допомогою транзисторних ключів трансформується на змінний струм високої частоти. Далі відбувається випрямлення змінного струму постійний.

Встановлення ключових транзисторів високої потужності та діодного мосту скорочує габарити трансформатора. На виході виходить високочастотний струм 30-90 кГц. Діодний випрямляч дає на виході постійну напругу. Воно перетворюється на постійний струм фільтром з кількох конденсаторів великої ємності, що необхідно для згладжування пульсації.

Діодний міст та фільтр представляють блок живлення інвертора. На вході стоять ключові транзистори, що забезпечують живлення імпульсного трансформатора. За ним підключається високочастотний випрямляч, що видає постійний струм високої частоти.

Схема вважається простою та доступною для самостійної реалізації.

Перелік необхідних матеріалів та інструментів

Інверторне зварювання своїми руками споживатиме 32 А, а після перетворення видаватиме струм 250 А, який забезпечить міцний та якісний шов. Для реалізації завдання знадобляться такі комплектуючі:

• трансформатор з феритним сердечником для силової частини;
• мідна бляха для обмоток;
• провід ПЕВ;
• сталеві листи для корпусу чи готовий короб;
• ізолюючий матеріал;
• текстоліт;
• вентилятори та радіатори;
• конденсатори, резистори, транзистори та діоди;
• ШИП-контролер;
• кнопки та перемикачі передньої панелі;
• дроти для з'єднання вузлів;
• силові кабелі великого перерізу.

Затискач для маси та тримач рекомендується придбати в магазині спецінструменту. Деякі умільці роблять утримувач із сталевого дроту перетином 6 мм. Перед початком складання свого зварювального інвертора рекомендується переглянути навчальне відео, вивчити покрокову інструкцію та роздрукувати схему. З інструментів потрібно приготувати паяльник, пасатижі, ніж, набір викруток та кріплення.

Прості схеми інверторного зварювання

Перший крок на шляху виготовлення зварювального інвертора – вибір перевіреної робочої схеми. Існує кілька варіантів, які потребують детального вивчення.

Найпростіший зварювальний апарат:

Принципова електрична схема зварювального інвертора:

Процес поетапного складання

Комплектуючі саморобного зварювального інвертора монтуються на основу з плити гетинаксу завтовшки 5 мм. У центрі робиться круглий отвір під вентилятор. Потім його огороджують ґратами. На передню панель корпусу виводять світлодіоди, тумблери та ручки резисторів. Розташовувати дроти слід із повітряним зазором. Надалі корпус потрібно буде закрити кожухом із листів текстоліту або вініпласту завтовшки не менше 4 мм. На місці кріплення електрода встановлюється кнопка. Її та кабель підключення ретельно ізолюють.

Перемотаний трансформатор розміщується на панелі. Для кріплення знадобляться скоби з мідного дроту діаметром не менше ніж 3 мм. Під плати використовують фольгований текстоліт завтовшки 1 мм. У кожній роблять дрібні прорізи зниження навантаження на діодних выводах. Зміцнюють плати назустріч висновкам транзисторів. Послідовність і правильність збирання звіряється зі схемою саморобного інвертора.

На плату припаюють конденсатори, кількістю близько 14 штук. Вони виведуть викиди трансформатора до ланцюга живлення. Нейтралізувати резонансні викиди струму трансформатором допоможуть вбудовані снаббери, що містять конденсатори С15 та С16. Снаббери вибирають хорошої якості та перевірених виробників, тому що у них в інверторі дуже важлива роль. Вони повинні знизити резонансні викиди та втрати IGBT у момент вимкнення. Пристрої забирають він всю потужність, що знижує виділення тепла у кілька разів. Найкращими визнані моделі СВВ-81 та К78-2.

Для охолодження та захисту від перегріву добре підходять радіатори від комп'ютерів системних блоків типу Pentium 4 та Athlon 64.

Корпус зварювального інвертора

Корпус знадобиться для компактного розміщення всіх компонентів. По ширині у ньому має вільно розміститися трансформатор. Ще 70% простору відводиться під решту. Для встановлення плат мають бути перемички.

Верхній захисний кожух можна зігнути з листа 0,5-1 мм, зварити або зробити складним із кількох пластин. У листах, що закривають бічні стінки, виконати вентиляційні отвори. На корпусі має бути ручка для транспортування.

Конструкція має легко розбиратися. На фронтальній панелі роблять пази під установку кнопки включення, перемикачів струму, ШИМ-контролера, світлових індикаторів та роз'ємів.

Як декоративне покриття підійде звичайна або молоткова фарба червоного, синього та оранжевого кольорів.

Де взяти блок живлення та як його підключити

Блок живлення зварювального інвертора можна зробити з безперебійника. Потрібні тільки трансформатор і корпус ДБЖ з віддаленою рештою начинки. Входом буде обмотка з великим опором та «рідне» гніздо на торці корпусу. Після подачі напруги 220 В потрібно знайти пару з різницею потенціалів 15 В. Ці дроти стануть виходом із БП. Тут потрібно ще поставити діодний міст, до якого підключатимуться споживачі. На виході вийде напруга близько 15, яке просяде під навантаженням. Тоді вольтаж доведеться підбирати досвідченим шляхом.

Імпульсний блок живлення дозволяє знизити габарити та вагу трансформатора, заощадити матеріали. Потужні транзистори постійної напруги, встановлені в схемі інверторної, забезпечують перемикання з 50 до 80 кГц. За допомогою групи потужних діодів (діодного мосту) виходить на виході постійна пульсуюча напруга. Конденсаторний фільтр видає після перетворень постійну напругу понад 220 В. Модуль з фільтрів та випрямного моста утворює блок живлення. БП живить інверторну схему. Транзистори підключаються до понижуючого трансформатора імпульсного типу з робочою частотою 50-90 кГц. Потужність трансформатора така сама, як у силового зварювального апарату. На виході з трансформатора струм високої частоти запитує випрямляч, що видає постійний високочастотний струм.

Зробити трансформатор можна на осердях типу Е42 зі ​​старого лампового монітора. Потрібно 5 таких приладів. Один піде для дроселя. Для інших елементів потрібні осердя 2000 НМ. Напруга холостого ходу вийде 36 при довжині дуги 4-5 мм. Вихідні кабелі рекомендується заправити в феритові трубки або кільця.

Схема зварювального резонансного інвертора:

Діодний міст

Діодний "косий міст" призначений для трансформації в блоці живлення змінного струму в постійний. Правильний вибір резисторів дозволить підтримувати напругу 20-25 В між трансформатором та реле. При роботі збирання сильно грітиметься, тому її монтують на радіаторах від комп'ютера. Їх потрібно 2 штуки для верхнього та нижнього елементів. Верхній ставиться на прокладку із слюди, а нижній – на термопасту.

Вихідні дроти залишають довжиною 15 см. При встановленні міст відокремлюється прикріпленим до корпусу сталевим листом.

Намотування трансформатора

Трансформатор - це силова частина інвертора, що відповідає за зниження напруги до робочої величини та підвищення сили струму до рівня плавлення металу. Для його виготовлення використовують стандартні пластини відповідного розміру або вирізають каркас із листів металу. У конструкції дві обмотки: первинна та вторинна.

Трансформатор намотують смугою мідної жерсті шириною 4 см і товщиною 0,3 мм, тому що важливі ширина та невеликий переріз. Тоді фізичні властивості матеріалу використовуються оптимально. Підвищеного нагріву провід може не витримати. Серцевина товстого дроту при високочастотних струмах залишається незадіяною, що викликає перегрів трансформатора. Пропрацює такий трансформатор максимум 5 хвилин. Тут потрібен лише провідник великого перерізу та мінімальної товщини. Його поверхня добре передає струм та не нагрівається.

Термопрошаровку замінить папір для касового апарату. Підійде і ксероксна, але менш міцна і може рватися при намотуванні. В ідеалі ізолятором повинна бути лакоткань, яка прокладається мінімум в один шар. Хороша ізоляція – запорука високої напруги. По довжині смужки має вистачати на перекриття периметра та захід 2-3 см. Для підвищення електробезпеки між обмотками прокладають пластинки з текстоліту.

Вторинна обмотка трансформатора виконується 3 мідними смужками, розділеними між собою фторопластової платівкою. Зверху ще раз іде шар термострічки.

Стрічка касового апарату як ізоляція має один недолік - темніє при нагріванні. Але не рветься та зберігає свої властивості.

Допускається замінити мідну жерсть дротом ПЕВ. Його перевага в тому, що він багатожильний. Таке рішення гірше за використання мідної смуги, тому що пучок проводів має повітряні прошарки і вони слабо контактують один з одним. Сумарна площа перерізу виходить нижче та теплообмін уповільнюється. У конструкції інвертора з ПЕВ виробляється 4 обмотки. Первинна складається із 100 витків дроту ПЕВ діаметром не більше 0,7 мм. Три вторинні мають відповідно 15+15+20 витків.

Підключення інверторного блоку

Виготовлення резонансного інвертора складає основі деталей від старого монітора чи телевізора. Використовуються комп'ютерний блок живлення, його кулер та радіатори.

Для захисту транзисторів використовуються стабілітрони КС-213. Силові транзистори частотного типу повинні бути поруч із трансформатором, щоб гасити наведення та перешкоди.

Доріжки на текстолітовій платі товщиною 4-6 мм під силовий міст доведеться розширити з урахуванням того, що протікають струми близько 30 А. Мінімальний перетин кабелю живлення брати мінімум 3 мм². Силові діоди на виході захищаються RC-ланцюжком.

Конструювання та підключення системи охолодження

Для хорошого охолодження робочих вузлів у корпусі необхідно передбачити достатню кількість вентиляційних отворів. Їх розташовують на протилежних стінах. Як вентилятор використовують кулер 220 від старого комп'ютера на 0,15 А і вище.

Його орієнтують на витяжку гарячого повітря. Приплив холодного повітря забезпечать отвори.

Вентилятор розташовують якомога ближче до трансформатора. Другий вентилятор повинен обдувати радіатор з випрямляючими діодами. Робота зварювального інвертора пов'язана з підвищеним тепловиділенням, тому потрібно використовувати не менше двох вентиляторів.

Бажано встановити на елементі, що найбільш нагрівається, термодатчик. Під час перегріву він спрацює на відключення живлення самого інвертора.

Механізм запобігання залипанню електрода

При роботі електродами зварювальники стикаються з проблемами при запаленні дуги та залипанням електродів. Електроди розігріваються, потужності споживають більше, дроти перегріваються від навантаження та вибивають автомати. Трансформатор гуде, стрижні гнуться і обсипається обмазка, а процес не йде.

Вирішити проблему та зберегти зварювальний інвертор допоможе автоматичний механізм запобігання залипанню. Зібраний за схемою модуль вбудовується в первинну та вторинну обмотку. Пристрій спростить роботу, дуга стане легше запалюватися, і навантажень мережі не буде.

Основна схема

Принцип роботи схеми є наступним. Вторинна обмотка зварювального трансформатора з'єднується з випрямлячем змінного струму та стабілізатором напруги. Вихід з'єднується із слаботочним реле РЕМ-10 на замикання. Послідовно підключається керамічний конденсатор С3. Він підбирається за потужністю трансформатора, ємністю 2-10 мкФ та напругою понад 400 В. Виконує функцію реактивного резистора.

Після подачі живлення на конденсатор у вторинній обмотці виникає змінна напруга. Потім спрацьовує реле Р2, що розмикає силове реле Р1 з напругою 220 В. Паралельно в обмотку включений конденсатор С4 з характеристикою 20-25 А. Його контакти закорочують С3 і трансформатор включається в звичайному режимі.

При стабільній дузі на вторинній обмотці напруга тримається в діапазоні 35-45 В. Цього достатньо реле Р2. При короткому замиканні змінний струм зникає на вторинній обмотці. Через війну Р2 знеструмлюється і вимикає реле Р1. Первинна обмотка при цьому живиться лише через конденсатор С3, на якому замикається напруга мережі. Невеликий струм 150-200 мА безпечний для мережі. Електроди не залипають, а якщо це сталося, то легко відокремлюються. Після стабілізації ситуації спрацьовує реле та включається трансформатор на робочий режим.

Все добре, але при короткому замиканні чуються клацання. Такої неприємності позбавляються включенням тиристорів у ключовому режимі за наведеною нижче схемою.

Конденсатор успішно замінює лампу розжарювання на 100–300 Вт. При короткому замиканні вона спалахне.

Передпускова діагностика апарату

Діагностика та підготовка зварювального інвертора до роботи – це не менш важливий процес, ніж саме збирання.

Інвертор запитується від 15 В та підключається до плати ШІМ. Паралельно живлення подається на конвектор, що зменшить нагрівання пристрою і знизить шум.

Після заряджання конденсаторів підключається реле, необхідне замикання резистора. Таким чином, знижуються стрибки напруги при включенні інвертора.

Включення інвертора в мережу 220 В в обхід резистора може спричинити вибух.

Тепер потрібно перевірити спрацювання реле замикання резистора після подачі струму на ШІМ. Діагностуються імпульси на платі за кілька секунд після спрацьовування реле. Для перевірки справності та працездатності моста на нього подається живлення 15 В. Встановлюється холостий хід та сила струму вище 100 мА.

Правильність монтажу трансформаторних фаз контролюється осцилографом на 2 промені. Попередньо включається живлення моста від конденсаторів із використанням лампи 200 Вт на 220 В. Частота ШІМ встановлюється 55 кГц. На осцилографі потрібно відстежити, щоб напруга не перевищувала 330 Ст.

Частота зібраного зварювального інвертора визначається плавним зниженням частоти ШІМ до появи нижньому ключі IGBT незначного заворота. Отриманий показник ділиться на два, а до результату додається частота пересичення. Підсумкове число буде робочим коливанням частот трансформатора.

Споживання моста має бути не більше 150 мА. Світіння лампи неяскраве. Інтенсивне світло свідчить про пробій обмотки чи похибки конструкції моста. У трансформатора не повинно бути звукових та шумових ефектів. У разі появи перевіряють полярність. Тестове харчування на міст підключають за допомогою побутового приладу, наприклад, чайника, на 2,2 Вт.

Провідники, що виходять від ШІМ, роблять короткими, скручують і укладають далі джерел перешкод. Струм інвертора поступово підвищується через резистор. Нижній ключ за показаннями осцилографа повинен залишатися в межах 500 В. Стандартний показник становить 340 В. Поява шуму здатна вивести з ладу IGBT.

Пробне зварювання починають із 10 с. Після цього перевіряють радіатори. Якщо вони не холодні, продовжують зварювання до 20 с. Потім можна варити 1 хвилину і довше.

Трансформатор перегрівається після використання 2-4 електродів. Для охолодження вентилятора достатньо 2 хвилин, після чого роботу продовжують.

Характеристики більшості бюджетних інверторів не можна назвати визначними, водночас мало хто відмовиться від задоволення використовувати обладнання із значним запасом надійності. Тим часом існує чимало способів удосконалити недорогий зварювальний інвертор.

Типова схема та принцип роботи інвертора

Чим дорожчий зварювальний інвертор, тим більше в його схемі допоміжних вузлів, що задіяні у реалізації спеціальних функцій. А ось сама схема силового перетворювача залишається практично незмінною навіть у дорогого обладнання. Етапи перетворення мережного електричного струму на зварювальний досить легко простежити - на кожному з основних вузлів схеми відбувається певна частина загального процесу.

З мережевого кабелю через захисний вимикач напруга подається на діодний випрямний міст, сполучений з фільтрами високої ємності. На схемі цю ділянку легко помітити, тут розташовані великі за розміром «банки» електролітичних конденсаторів. У випрямляча задача одна - "розгорнути" негативну частину синусоїди симетрично вгору, конденсатори ж згладжують пульсації, приводячи напрям струму практично до чистої "постоянки".

Схема роботи зварювального інвертора

Далі за схемою знаходиться безпосередньо інвертор. Ця частина також легко піддається ідентифікації, тут є найбільший алюмінієвий радіатор. Інвертор будується на кількох високочастотних польових транзисторах чи IGBT-транзисторах. Часто кілька силових елементів об'єднані в загальному корпусі. Інвертор знову перетворює постійний струм на змінний, але при цьому частота його істотно вище - близько 50 кГц. Такий ланцюжок перетворень дозволяє використовувати високочастотний трансформатор, який у рази менший і легший за звичайний.

З понижуючого трансформатора напруга знімає вихідний випрямляч, адже ми хочемо зварювання саме на постійному струмі. Завдяки вихідному фільтру природа струму змінюється з високочастотного пульсуючого практично до прямої лінії. Звичайно, в розглянутому ланцюзі перетворень є безліч проміжних ланок: датчиків, керуючих і контрольних ланцюгів, але їх розгляд виходить далеко за межі аматорської радіоелектроніки.

Конструкція зварювального інвертора: 1 - конденсатори фільтра; 2 - випрямляч (діодне складання); 3 - IGBT-транзистори; 4 - вентилятор; 5 - понижувальний трансформатор; 6 - плата управління; 7 - радіатори; 8 - дросель

Вузли, придатні для модернізації

Найважливіший параметр будь-якого зварювального апарату - вольт-амперна характеристика (ВАХ), рахунок неї і забезпечується стабільне горіння дуги при різній її довжині. Правильна ВАХ створюється мікропроцесорним управлінням: невеликий "мозок" інвертора на ходу змінює режим роботи силових ключів і миттєво підлаштовує параметри зварювального струму. На жаль, яким чином перепрограмувати бюджетний інвертор не можна — керуючі мікросхеми в ньому аналогові, а заміна на цифрову електроніку вимагає неабияких знань схемотехніки.

Однак «умінь» схеми, що управляє, цілком достатньо, щоб нівелювати «криворукість» зварювальника-початківця, який ще не навчився стабільно утримувати дугу. Набагато правильніше зосередитися на усуненні деяких «дитячих» хвороб, перша з яких — сильний перегрів електронних компонентів, що веде до деградації та руйнування силових ключів.

Друга проблема - використання радіоелементів сумнівної надійності. Усунення цього недоліку сильно знижує ймовірність виникнення поломок через 2-3 роки експлуатації апарату. Нарешті, навіть радіотехніку-початківцю буде цілком під силу реалізувати індикацію фактичного зварювального струму для можливості роботи зі спеціальними марками електродів, а також провести ряд інших дрібних доробок.

Поліпшення тепловідведення

Перший недолік, яким грішить переважна більшість недорогих інверторних апаратів, — погана схема відведення тепла з силових ключів та випрямляючих діодів. Починати доопрацювання у цьому напрямі краще зі збільшення інтенсивності примусового обдування. Як правило, в зварювальних апаратах встановлюють корпусні вентилятори з живленням від службових ланцюгів напругою 12 В. У «компактних» моделях примусове повітряне охолодження може бути відсутнім, що для електротехніки такого класу, безумовно, нонсенс.

Достатньо просто збільшити повітряний потік шляхом встановлення кількох таких вентиляторів послідовно. Проблема в тому, що «рідний» кулер, швидше за все, доведеться зняти. Щоб ефективно працювати в послідовному складанні, вентилятори повинні мати ідентичну форму та кількість лопатей, а також швидкість обертання. Зібрати однакові кулери в «стопку» дуже просто, досить стягнути їх парою довгих болтів по діаметрально протилежним кутовим отворам. Також не варто турбуватися про потужність джерела службового харчування, як правило, її достатньо для встановлення 3-4 вентиляторів.

Якщо всередині корпусу інвертора недостатньо місця для встановлення вентиляторів, можна прилаштувати зовні один високопродуктивний канальник. Його встановлення простіше з тієї причини, що не потрібне підключення до внутрішніх ланцюгів, живлення знімається з клем кнопки включення. Вентилятор, зрозуміло, повинен встановлюватися навпроти вентиляційних жалюзійок, частину яких можна вирізати, щоб знизити аеродинамічний опір. Оптимальний напрямок потоку повітря на витяжку з корпусу.

Другий спосіб покращити тепловідведення - заміна штатних алюмінієвих радіаторів на більш продуктивні. Новий радіатор потрібно вибирати з найбільшою кількістю якомога тонших ребер, тобто з найбільшою площею контакту з повітрям. Оптимально з цією метою використовувати радіатори охолодження комп'ютерних ЦП. Процес заміни радіаторів досить простий, достатньо дотримуватися кількох простих правил:

1. Якщо штатний радіатор ізольований від фланців радіоелементів слюдою чи гумовими прокладками, їх слід зберегти при заміні.
2. Для покращення теплового контакту потрібно використовувати кремнійорганічну термопасту.
3. Якщо радіатор потрібно підрізати, щоб він помістився в корпус, обрізані ребра потрібно ретельно обробити надфілем, щоб зняти всі задирки, інакше на них рясно осідатиме пил.
4. Радіатор повинен бути щільно притиснутий до мікросхем, тому попередньо на ньому потрібно розмітити і просвердлити отвори кріплення, можливо, потрібно нарізати різьблення в тілі алюмінієвої підошви.

Додатково відзначимо, що немає сенсу змінювати штучні радіатори ключів, що окремо стоять, заміні піддаються тільки тепловідведення інтегральних схем або декількох високопотужних транзисторів, встановлених в ряд.

Індикація зварювального струму

Навіть якщо на інверторі встановлено цифровий індикатор установки струму, він показує не реальне значення, а якусь службову величину, масштабовану для наочного відображення. Відхилення від фактичної величини струму може становити до 10%, що є неприйнятним при використанні спеціальних марок електродів і роботі з тонкими деталями. Отримати реальне значення зварювального струму можна шляхом встановлення амперметра.

У межах 1 тисячі рублів обійдеться цифровий амперметр типу SM3D, його можна навіть акуратно вбудувати в корпус інвертора. Основна проблема в тому, що для вимірювання таких високих струмів потрібне підключення через шунт. Його вартість знаходиться в межах 500-700 рублів для струмів у 200-300 А. Зверніть увагу, що тип шунта повинен відповідати рекомендаціям виробника амперметра, як правило, це вставки на 75 мВ з власним опором близько 250 мкОм для межі виміру в 300 А.

Встановити шунт можна або на плюсову або мінусову клему зсередини корпусу. Зазвичай розмірів сполучної шини достатньо для підключення вставки довжиною близько 12-14 см. Вигинати шунт не можна, тому якщо довжини сполучної шини недостатньо, її потрібно замінити мідною пластиною, кіскою з очищеного однодротяного кабелю або відрізком зварювальної жили.

Амперметр підключається вимірювальними виходами до протилежних затискачів шунта. Також для роботи цифрового приладу потрібно подати напругу живлення в діапазоні 5-20 В. Його можна зняти з дротів підключення вентиляторів або знайти на платі точки з потенціалом для живлення мікросхем. Власне споживання амперметра мізерне.

Підвищення тривалості включення

Тривалість включення в контексті зварювальних інверторів розумніше називати тривалістю навантаження. Це та частина десятихвилинного інтервалу, в якій інвертор безпосередньо виконує роботу, час, що залишився, він повинен перебувати на холостому ходу і охолоджуватися.

Більшість недорогих інверторів реальна ПН становить 40-45% при 20 °З. Заміна радіаторів та пристрій інтенсивного обдування дозволяють збільшити цей показник до 50-60%, але це далеко не стеля. Досягти ПН близько 70-75% можна шляхом заміни деяких радіоелементів:

1. Конденсатори обв'язки ключів інвертора необхідно поміняти на елементи тієї ж ємності і типу, але розраховані під вищу напругу (600-700 В);
2. Діоди і резистори з обв'язування ключів слід замінити на елементи з більшою потужністю, що розсіюється.
3. Випрямні діоди (вентилі), а також MOSFET або IGBT-транзистори можна замінити на аналогічні, але надійніші.

Про заміну самих силових ключів варто розповісти окремо. Для початку слід переписати маркування на корпусі елемента та знайти докладний датішит на конкретний елемент. За паспортними даними вибрати елемент для заміни досить просто, ключовими параметрами є межі частотного діапазону, робоча напруга, наявність вбудованого діода, тип корпусу і граничний струм при 100 °С. Останній краще розрахувати власноруч (для високовольтної сторони з урахуванням втрат на трансформаторі) та придбати радіоелементи із запасом граничного струму близько 20%. З виробників такого роду електроніки найбільш надійними вважаються International Rectifier (IR) або STMicroelectronics. Незважаючи на досить високу ціну, вкрай рекомендується придбати деталі саме цих брендів.

Намотування вихідного дроселя

Одним з найпростіших і водночас найкорисніших доповнень для зварювального інвертора буде намотування індуктивної котушки, що згладжує пульсації постійного струму, які неминуче залишаються під час роботи імпульсного трансформатора. Основна специфіка такої витівки в тому, що дросель виготовляється індивідуально для кожного окремого апарату, а також може з часом коригуватися в міру деградації електронних компонентів або зміни порога потужності.

Для виготовлення дроселя знадобиться всього нічого: ізольований мідний провідник перетином до 20 мм 2 і осердя, бажано з фериту. Як магнітопровод оптимально підійде або феритове кільце, або сердечник броньового трансформатора. Якщо магнітопровід набраний з листової сталі, його потрібно просвердлити в двох місцях з відступом близько 20-25 мм і стягнути заклепками, щоб безпроблемно прорізати зазор.

Дросель починає працювати, починаючи від одного повного витка, проте реальний результат видно, починаючи з 4-5 витків. При випробуваннях слід додавати витки доти, доки дуга не почне відчутно сильно тягнутися, заважаючи відриву. Коли варити з відривом важко, потрібно скинути з котушки один виток і підключити паралельно дроселю лампу розжарювання на 24 В.

Тонка настройка дроселя виконується за допомогою сантехнічного гвинтового хомута, яким можна зменшити проміжок у сердечнику, або дерев'яного клина, яким цей зазор можна збільшити. Потрібно домагатися, щоб горіння лампи під час розпалу дуги було максимально яскравим. Рекомендується виготовити кілька дроселів для роботи в діапазонах до 100 А, від 100 до 200 А та понад 200 А.

Висновок

Всі «навісні» доповнення, такі як дросель або амперметр, краще монтувати окремою приставкою, яка включається в розрив будь-якої зварювальних жил за допомогою штекера типу байонет. Таким чином, всередині корпусу інвертора збережеться достатньо простору для вентиляції, а додаткові пристрої можна буде легко відключити через непотрібність.

Потрібно пам'ятати, що кардинальної, глибокої модернізації провести не вийде, інакше кажучи, «РЕСАНТУ» в KEMPPI розумними силами та засобами не перетворити. Однак виготовлення пристосувань і дрібне доопрацювання обладнання - відмінний спосіб краще вивчити технологію дугового зварювання і перейнятися професійними тонкощами.

Домашнє господарство потребує певних інструментів. Зварювальні роботи проводяться з використанням інвертора, який широко затребуваний у побуті. Виготовити зварювальний інвертор своїми руками не складе особливих труднощів і фінансових вкладень, достатньо мати невеликі знання електрики, читання креслень. Якісний інвертор на ринку коштує не малих грошей, а доступніші аналоги можуть не відповідати необхідним параметрам.

Характеристики саморобного інвертора та матеріали для його збирання

Для ефективної роботи пристрою потрібно використовувати якісні матеріали. Деякі частини можна застосувати від старих блоків живлення або знайти на розбірках радіодеталей. Основні технічні характеристики пристрою:

• Споживана напруга становить 220 Вольт.
• На вході сила струму щонайменше 32 ампер.
• Сила струму, яка виробляється апаратом – 250 А.

Основна схема зварювального інвертора складається із блока живлення, дроселів, силового блоку. Для виготовлення пристрою знадобляться інструменти та деталі:

• Комплект викруток для демонтажу та подальшого збирання.
• Паяльник необхідний для з'єднання електронних елементів.
• Ніж та полотно по металу для виготовлення правильної форми конструкції.
• Шматок металу завтовшки 5-8 мм для формування корпусу.
• Самонарізи або болти з гайками для кріплення.
• Плати для електронних схем
• Мідні вироби як проводів, служать для обмотки трансформатора.
• Склотканина або текстоліт.

У домашньому побуті користується популярністю саморобний зварювальний інвертор однофазного типу, зроблений своїми руками .

Такий інвертор живиться від побутової мережі 220, бувають випадки, коли необхідно виготовити пристрій, живлення якого походить від трифазної мережі 380 В. Такі апарати відрізняються підвищеною ефективністю і потужністю, використовуються при масових роботах.

Що потрібно для збирання інвертора

Основним завданням зварювального інвертора є перетворення сили струму, достатньої для використання у господарстві. Робота електродом провадиться на відстані 1 см для отримання міцного шва. Виготовлення саморобного зварювального інвертора відбувається за планом, у відповідність до схеми.

Спочатку виготовляється блок живлення, для його складових знадобиться:

• Трансформатор, що має осердя з феритного матеріалу.
• Обмотка трансформатора із мінімальною кількістю витків – 100 шт., перетином 0,3 мм.
• Вторинна обмотка виготовляється з трьох частин, внутрішня складається з 15 витків з перетином дроту 1 мм, середня з такою ж кількістю витків перерізом 0,2 мм, зовнішній шар 20 завитків діаметром не менше 0,35 мм.

Саморобний інвертор необхідно виготовляти у відповідність до необхідних характеристик. Для стабільної, стійкої до перепадів напруги роботи обмотки використовуються на повній ширині каркаса. Алюмінієві дроти не здатні забезпечити достатню пропускну здатність дуги, мають нестабільне тепловідведення. Якісний апарат виготовляється із мідною шиною.

Виготовлення трансформатора та дроселя

Основним завданням трансформатора є перетворення напруги високочастотного струму за достатньої його сили. Сердечники можуть використовувати моделі Ш20×208, у кількості двох штук. Зазор між деталями можна забезпечити своїми руками, використовуючи звичайний папір. Обмотка проводиться своїми руками, мідною смугою шириною 40 мм, товщина має бути не менше 0,2 мм. Теплоізоляція досягається з використанням термострічки касового пристрою, вона демонструє хорошу зносостійкість та міцність.

Використання мідного дроту при обмотці сердечника є неприпустимим, т.к. він витісняє силу струму поверхню пристрою. Для відведення зайвого тепла використовують вентилятор або кулер від комп'ютерного блоку живлення, а також радіатор.

Інверторний блок відповідає за пропускну здатність електричної дуги шляхом використання транзисторів та дроселів.

За рахунок цього відбувається стабілізація струму на виході, при процесі інверторного зварювання своїми руками пристрій видає менше шуму.

Конденсатори, з'єднані послідовно, відповідають за кілька функцій:

• Резонансні викиди мінімізуються.
• Втрати ампер через конструктивні особливості транзисторів, які відкриваються набагато швидше, ніж закриваються.

Трансформатори сильно нагріваються, за рахунок великого обсягу струму, що проходить. Для контролю температури використовуються радіатори та вентилятори. Кожен елемент монтується на радіаторі з тепловідвідного матеріалу, якщо є можливість встановити один потужний кулер, це скоротить час складання і спростить конструкцію.

Конструкція зварювального апарату

Основою для апарату є корпус, можливо використовувати системний блок від комп'ютера формату АТХ, рекомендується пошукати на розбірках більш старі моделі, оскільки метал використовувався товщі та якісніший. Також підходить металева каністра, при цьому необхідно вирізати отвори для вентиляції, встановити додаткові кріплення.

Феритовий матеріал використовується для обмотки трансформатора блоку живлення своїми руками. Намотування дроту на сердечник проводиться по всій ширині, це дасть можливість покращити продуктивність пристрою, усунути перепади напруги. Мідний дріт застосовується в саморобному зварювальному інверторі, марки ПЕВ-2, склотканини ізолюється первинна обмотка.

Функція силового блоку полягає у зниженні сили струму.

Трансформатори встановлюються із зазором, між ними прокладається газетний папір. Витки намотуються своїми руками кілька шарів первинної обмотки, потім у три шари накладається вторинна обмотка. Для захисту від короткого замикання використовується прокладка, яка не пропускає струм.

Для застереження від короткого замикання відводяться силові провідники у різні боки, для охолодження використовують вентилятор.

Як настроювати роботу інвертора

Складання зварювального інвертора не вимагає особливих зусиль за наявності необхідних інструментів, матеріалів. Витрати на виріб, виконаний своїми руками, мінімальні за рахунок використання не дорогих виробів.

Налаштування пристрою для правильної роботи часто вимагає допомоги фахівців, але її можна виконати своїми руками за дотримання вимог.

1. Напруга подається на інверторну плату, вентилятор охолодження насамперед. Такий підхід виключить перегрів системи та завчасний вихід із ладу.
2. На зарядку силових конденсаторів відводиться небагато часу, після цього замикання резистора в ланцюгу. Перевірка реле відбувається на виході з резистора, напруга повинна відповідати нульовому показнику. Струмообмежуючий резистор необхідний для безпечного використання інвертора, без його застосування може статися загоряння апарату.
3. Осцилографом вимірюється що надходять імпульси струму трансформатор, співвідношення має бути 66 до 44 відсоткам.
4. Процес зварювання інвертором, зробленим своїми руками, перевіряється вольтметром, підключеним до оптрону на виході його підсилювача.
5. До вихідного мосту подається напруга силою 16 вольт, для цього використовується відповідний блок живлення. Працюючи на холостому ходу, споживаний струм становить близько 100 мА.

Перевірка проводиться з короткочасних зварювальних процесів. При виконанні зварювання до 10 секунд необхідно контролювати температуру інвертора, якщо трансформатори не сильно нагрілися, можна поступово збільшувати режим роботи.

Використання зварювального інвертора, виготовленим своїми руками передбачає вихід пристрою з ладу. Для діагностики необхідно своїми руками розкрити корпус апарату, перевірити напругу на вході. Поширеною проблемою є вихід із ладу блоку живлення, за рахунок недостатнього охолодження або неякісних матеріалів, що використовуються при тривалій роботі. Також слід візуально оглянути з'єднання та перевірити їх мультиметром. При виході з експлуатації термодатчика чи запобіжників, необхідно замінити їх у нові.

Переваги і недоліки

Виготовлений своїми руками апарат може використовуватися як за домашнього господарства, і у малих виробництвах. На перший погляд, конструкція складається з безлічі елементів, схема представляється складною до виконання своїми руками. При виконанні послідовності кроків, використанні якісних матеріалів, можна досягти довгострокової роботи при мінімальних витратах. Простий зварювальний інвертор коштує на ринку досить дорого і не відрізняється підвищеною якістю.

Недоліки полягають у малому часі тривалої служби саморобного інвертора. За більших обсягів рекомендується виготовити трифазний інверторний апарат своїми руками, проте важко знайти джерело живлення такого типу.

В даному матеріалі, ви можете побачити схему, за якою можна зібрати зварювальний інвертор своїми руками. Значення максимального споживаного струму – 32 А, напруга живлення – 220 В. Приблизне значення зварювального струму – 250 А, це дає можливість для здійснення зварювання з використанням електрода 5-ки. Дуга має довжину 10 мм. Джерело живлення по ККД не поступається магазинним приладам, і іноді і перевершує (йдеться про інверторні).

Загальний вигляд (залишилося лише вставити в корпус)

Малюнок 1 показує схему, за якою побудований блок живлення зварювального апарату інверторного типу.

Мал. 1 Інвертор зварювальний своїми руками, пристрій блоку живлення

Друкована плата інвертора

Друкована плата драйвера

Намотування трансформатора здійснюється згідно з пам'яткою наведеною нижче:

Вторинна обмотка складається з такого ж дроту і намотана в 18 витків. Блок живлення має загальну масу приблизно 350 г.

Друкована плата обмежувача довжини дуги

Мал. 2 Зварювальний інвертор, принципова схема

На малюнку 2 показано принципову схему інвертора зварювального.

Первинна обмотка струмового трансформатора представляє висновок первички вихідного трансформатора, пройнятий крізь отвір у платі, а заразом і крізь сердечник струмового трансформатора.

Друкована плата випробувана, на ній працює нормально.

Інвертор зварювальний своїми руками - 2 працюючі та перевірені схеми:

Поки що зима і на вулицю вилазити не хочеться. До -25 градусів однак. Натомість сонячно щодня. Прикольно. Вдома тепло та сонце світить у вікно. Почав не поспішаючи збирати зварювальний інвертор. Зібрати зварювальний інвертор своїми рукамия збирався вже давно, але не було часу. Взимку вільного часу з'являється більше і тому більше свободи для творчості. Ціни на зварювальні інвертори в магазинах міста дуже пристойні. Апарат мені потрібний простий для рідкісних дачних робіт. Є варіант купити найдешевший китайський апарат, але він буде набагато гіршим за саморобний інвертор за ті ж гроші. Та й люблю я збирати своїми руками щось. Спочатку хотів зробити трансформаторний зварювальник, але сам халявний магнітопровід для виготовлення трансформатора ні як не траплявся, а купувати його зовсім не хочеться, бо він ціни не малі, а за що власне, щоб зібрати гавенний зварювальник. Ні, то не піде.

Придивився до сучасних зварювальних інверторів, а що власне не так вже й складно. Вага конструкції легше в цілому вийти. Та й навантаження в інверторів на дачну електромережу, що й без того «просіла», нижче. За основу взяв схему зварювального інвертора на кшталт резонансного мосту пана Негуляєва, який у народі охрестили негуляйником.

Дві його книжки «Зварювальний інвертор – це просто»і «Зварювальний інвертор – це просто Частина 2»у форматі PDF можна без проблем завантажити в Інтернет. Введіть у пошуковій системі запит: «Зварювальний інвертор — це просто Негуляєв» або щось на кшталт того.

Клацніть за схемою, щоб подивитися її в повному розмірі.

Я не буду тут писати те саме, що ви і так можете прочитати в книгах згаданих вище. Тому за подробицями до книги. В інтернеті багато фахівців хаят Негуляєва та його винахід. В основному все зводиться до того, що можна зробити крутіше. А мені не треба крутіше. Тип ось, наприклад, краще використовувати спеціальні сучасні драйвери для IGBT. А я не хочу за них платити зайві гроші. То сам інвертор цей не резонансний, а квазірезонансний, а може все-таки резонансний? Схема у разі робоча. Достатньо надійна. Дозволяє знімати 200 – 250 ампер.

Почав збирати. Склав список деталей і вирушив магазинами. Виявилося, що не так просто і навіть у магазинах радіокомпонентів Санкт-Петербурга немає більшості необхідних деталей. IGBT IRG4PC50UD транзисторів для мосту не було в Мікроніці. У Симитроні є, але продаж лише юридичним особам. У Мегаелектроніці теж погано і в кращому разі лише на замовлення. У Чіп та Діп є, але як завжди у найкращих традиціях магазину за потрійною ціною. Та ж історія і з вихідними силовими діодами 150EBU04 і особливо з феритом.

Довго шукав компоненти у магазинах. У китайців (замовлення через інтернет із безкоштовною доставкою)окрім наявності всього необхідного, там мене тішить і ціна. Навіть при замовленні у продавців із платною доставкою все одно виходить набагато дешевшечим у нас в інтернеті чи у реальному магазині. Подумав, навіщо я видобуватиму компоненти на замовлення. Чекати на два тижні цих замовлень. Потім їхати забирати їх у різні місця. Переплачувати. У Китаї я отримаю все набагато дешевше (принаймні те, що я хотів) і посилка прийде майже мені в руки (пошта за три хвилини ходьби від мого будинку).

Посилка прийшла досить швидко. Все було дуже добре упаковане і прийшло в цілості та безпеку. Поки чекав на цю посилку, спаяв зі своїх старих запасів генератор. Ось цю частину схеми.

Залишалося тільки встромити в ліжечко мікросхему UC3825N. Ось що вийшло.

Потім намотав дросель Др.3. для помножувача напруги 15 витків монтажного дроту бажано 1 кв. мм. на феритовому кільці 28x16x9 2000HM1. Мотал саморобний із двох ШВВП 0.5 кв. мм. знято заводську ізоляцію і вони скручені разом. Потім відновлено ізоляцію пвх ізолентою. Після намотування обмотка покрита лаком.

Виготовлення трансформатора Тр.3 зайняла більше часу, тому що обмотка відмовлялася вміщатися. Начебто й провід узяв меншого діаметра ніж автор уже неодноразово згаданої книги.

Вдалося намотати 26 витків на феритовому кільці 28x16x9 2000HM1, що в принципі достатньо (25-30 витків необхідно). Використовував те, що було під рукою, а саме 6-ти житловий CQR, знявши загальну ізоляцію.

Зручно, кожна обмотка виходить свого кольору. Рекомендую все ж таки використовувати МГТФ у нього ізоляція надійніше.

Резонансний конденсатор зібрав із шести вітчизняних конденсаторів К78-2 0,15 мкФ/1000В. загальною ємністю 0,225 мкФ/2000 В.

Це відповідальний вузол і його не можна ляпати з чого потрапило. На фото складеного конденсатора видно один резистор на 150 Км, пізніше був доданий ще один такий же. (Кожен паралельно своєї лінійки конденсаторів.)

Вхідний конденсатор на 5 мкФ 450В спеціально для змінного струму буде у мене немалого розміру.
У нього передбачено зручне кріплення під болт.

Феритові кільця (хоча в книзі про те й не сказано) рекомендується надіти на висновки, підключені до вихідних діодів Д3 і Д5 150EBU04, вихідного трансформатора Тр.1, щоб виключити викиди, які можуть закінчити дорогі ебушки (Д3 і Д5 150EBU0

Також паралельно їм (Д3 і Д5 150EBU04) не завадить поставити трансіли (захисний діод) типу 1.5KE350CA.

Якщо раптом трапиться так, що погорять ваші ебушки, не поспішайте їх викидати. Справа в тому, що 150ebu04 це складовий діод і складається з двох запаралелених кристалів на 75 ампер кожен.

Часто буває, що згоряє лише один із них. Необхідно пропиляти посередині той висновок, на якому є зубці для припаювання. Пилити необхідно до тих пір, поки не заглибитеся в сам корпус компонента на міліметр. В результаті, якщо пощастить отримаєте досить потужний діод на 75 ампер.

Сам міст зварювального інвертора на чотирьох транзисторах IGBT IRG4PC50UD вийшов таким.

Транзистори розташовані з іншого боку плати до них буде прикріплено радіатор із кулерним охолодженням (вентилятор). Доріжки додатково посилені мідним провідником мілімітрового перерізу.

Для виготовлення силового трансформатора Тр.1 та резонансного дроселя Др.1 використовую ферит фірми Epcos сердечник E65 №87 (приблизний вітчизняний аналог 20×28 2200HMC). По одному осердя на трансформатор і на дросель. На виході зварювального інвертора 160 ампер потягне.

У такій упаковці, як на фото, прийшов мені у посилці.

На терморелі натрапив випадково, зайшовши до магазину газового обладнання. У якому торгували будь-якими газовими котлами та простими колонками. Там же продавали запчастини до цього газового обладнання. Дивлюся на вітрині термореле KSD301якраз на 90 градусів як я й хотів. Запас по струму набагато більше, ніж мені потрібно. Коштував якщо не помиляюся 30 рублів за штуку, але точно не більше.

Купив дві штуки. Одну на радіатор з IGBT транзисторами IRG4PC50UD, а іншу на радіатор з вихідними силовими діодами 150EBU04. Самі терморелюхи можна підключити в розрив дроту яким йде керуючий сигнал до вхідного реле 12В 30А.

Вхідне реле 30А 12В у мене вже було в запасі. Тим, у кого немає для економії, раджу купувати його в магазинах для вітчизняних автомобілів. Там реле з такими характеристиками коштуватиме набагато дешевше, ніж у магазині радіокомпонентів. Наприклад, нещодавно був в автомагазині для автомобілів ГАЗ і бачив відповідне реле вітчизняного виробництва всього за 50 рублів.