Главная Климат

Самодельный сварочный инвертор. Сварочный инвертор своими руками. Намотка трансформатора медной жестью

Сварочный инвертор – удобный мобильный аппарат, работающий от сети 220В. Его легкая масса и небольшие размеры позволяют вести работу на любых строительно-ремонтных объектах и в домашних условиях.

Предназначен он для сварки на постоянном токе черных и цветных металлов. Комплектация состоит из 2 сварочных кабелей, щетка и инструкции. Установка специальной горелки позволит устройству работать в среде защитных газов.

Основные технические параметры, которым отвечает большинство инверторов:

настройка сварочного тока в пределах от 20 до 250А;
напряжение ХХ 50-70В;
частота промышленная 50Гц;
диаметр электрода 1,6-5мм;
используемая мощность примерно 4-12кВт;
рабочий цикл при 200А равен 60%;
КПД 85%;
вес от 3 до 12кг;

Кроме параметров, оборудование должно выполнять основные требования:

Мягкое зажигание и равномерное горение дуги.
Контроль мощности и силы тока.
Срабатывание защиты при коротком замыкании.
Качественное формирование наплавляемого валика.

Преимущества:

Экономия электроэнергии.
Простота в обращении.
Надежность и безопасность.

Перед сборкой нужно знать устройство

Различные типы и виды сварочных инверторов производят во всем мире. За короткий период времени они приобрели популярность среди людей. Важным фактором в этом сыграла доступность в цене.

Рассмотрим подробней, из чего сделаны самые распространенные маломощные агрегаты на примере COLT 1300 от итальянского производителя:

Корпус изготовлен из металлического защитного кожуха толщиной 1мм. Он одет на боковые панели.
На лицевую стенку выведены разъемы для подключения кабелей, регулятор силы тока, индикатор сети и защиты.
На задней части присутствует выключатель.
На всей оболочке выполнены технологические отверстия для вентиляции.
Внутри находится электрическая плата , на которой закреплены все детали схемы.

Такой вариант сборки наиболее удобный.

Китайцы делают начинку из 4,5 пластин. Это не относится к минусам, но при проектировке своего аппарата возьмем более простую идею.

Комплект состоит из следующих единиц:

электроплита;
конденсаторы;
радиаторы;
вентилятор;
поглощающий фильтр;
диодный выпрямитель;
транзисторы;
блок управления;

Остальное показано в спецификации.

Схемы

Одним из первых шагов изготовления инвертора – определение его рабочей схемы. Поскольку в интернете находится большое количество выбора, нет необходимости придумывать, что-то новое.

За основу будем продолжать использовать информацию об инверторе модели COLT1300, рабочая схема показана на рисунке 1:

Рис 1.

На рисунке 2 изображена схема блока управления процессами, проходящими в силовой части. У рассматриваемого типа аппарата схемы втиснуты на одну плату. Изменим это и блок управления сделаем на отдельной плате.

Рис.2

Разобьем основную схему на несколько частей и получим:

Для изготовления электрических 4 плат, потребуется следующее:

текстолит FR4 150×250мм (2мм);
перманентный черный маркер;
лимонная кислота и перекись водорода;
флюс паяльный ЛТИ-120;
сверло диаметром 1мм и 2мм;

В программе Dip Trace чертим силовую схему:

Преобразовываем в плату:

В конце получится рисунок:

Пример показан на более простой схеме. Скачать учебник для работы в Dip Trace можно на сайте Full-Chip.net . В нем последовательно описывается каждая операция для печати микросхем.

Полученное изображение макета надо распечатать на лазерном принтере, это обязательное условие, чернило, не даст нужный эффект:

Подготовим текстолит. Слегка зачистить мелкозернистой наждачной бумагой до яркой поверхности. Прикладываем к пластине напечатанный макет и сверху заворачиваем еще одним слоем газетной бумаги.
Прикладываем горячий утюг и ждем 15-20 секунд. Даем постепенно остыть, затем что бы легко было отдирать, замачиваем водой. Если на каком-то участке связь плохо пропечаталась, дорисовываем черным маркером.
Готовим ванну для травления платы. В раствор входит лимонная кислота, перекись водорода и вода. Емкость достаточного размера, чтобы плата могла полностью в нее войти. С этой смесью надо соблюдать осторожность, работать в резиновых перчатках. Размешивать только деревянными предметами, металлическими нельзя.
Дальше все это надо поставить в теплое место или в таз с теплой водой. Контролируя процесс можно увидеть, когда не окрашенный медный налет сойдет, тогда можно доставать деталь.
Высушиваем схему и снимаем наждачной бумагой маркер. Покрываем поверхность флюсом ЛТИ-120. Что бы ни дать окислятся дорожкам, их надо осторожно полудить до приятного блеска.

Итак, получаем две платы на силовую схему и блок управления.

Необходимые материалы, детали и инструменты

Для сборки самодельного инвертора потребуется :

отвертка;
плоскогубцы;
кусачки;
болгарка с отрезным и засечным кругами;

Список материала:

металл толщиной 1мм, для изготовления корпуса и кожуха;
саморезы;
медные провода;
готовые платы для деталей;
олово, припой;
ферритные кольца для трансформатора;
теплопроводная паста КПТ-8;
ферритовый сердечник;
катушка провода ПЭТВ d=1,5 для обмотки трансформатора;

И список деталей:

силовые VS-150 EBUO4;
транзисторы IRG4PC50UDPBF IGBT 600В 55А 60кГц;
высокоскоростной ШИП – контролер для импульсных источников питания UC3825N;
реле мягкого пуска Finder, с шагом 3,5 16А 250В;
резистор силовой SQP3BT 47Ом;
фильтр подавления ЭМП B82731-N2102-A20;
конденсаторы 470мКф 450В серия LS 35×45;
радиаторы Hs 113-50 50x85x24;
вентилятор DEEPCOOL WIND BLADE 80, 80мм;
диодный мост КЦ405 90-92;

Сборка, пошаговая инструкция

Начинаем сборку с конструкции корпуса. Размечаем на металлическом листе две части оболочки. На рисунке изображены п-образные заводские половинки.

В домашних условиях сделать точно такие кожуха невозможно, но по примеру можно попытаться:

Разъяснение:

Размеченный лист режим болгаркой, а затем гнем на гибочном самодельном станке.
Внутрь основания устанавливаем перемычки, на которых будут платы.
На Ш – образные пластины наматываем обмотки. Первичная обмотка – 100 витков, между слоями подкладываем прокладку, тонкую, плотную бумагу. Вторичная обмотка – 50 витков.
Устанавливаем с помощью паяльника и припоя детали на приготовленные платы по схемам.
Транзисторы и диоды устанавливаем на радиаторы. Между ними наносим теплопроводную пасту КПТ-8.
Схемы соединяем изолированными проводниками. Не так важен диаметр, как длина, которая не должна превышать 140мм. Провода должны быть скручены между собой.

Похожий пример сборки указан на изображении:

Настройка инвертора

Настройку преобразователя будем проводить в диапазоне 20-85кГц:

Даем нагрузку на обмотку понижающего трансформатора.
Сравниваем вид сигнала с правильным рисунком

Разъяснения:

Ступенька смены полярности должна быть не меньше 1,2мкс.
Важно настраивать аппарат под нагрузкой для получения максимальных параметров собранного оборудования.
К выходам подключаем примерное сопротивление в 0,14Ом.
Дальше подключаем генератор, к диодному мосту рассчитывая фазы.
Питание должно быть 12-25В во вторичную обмотку силового трансформатора подключаем лампочку.
Регулируя частоту , добиваемся наиболее яркого горения дуги.
В случае поломки транзистора или диода придется производить замену сгоревшей детали.
Настройку провести заново.

Если выходные параметры не соответствуют требуемым, возможно причина в неправильной или некачественной обмотке трансформатора. Не соблюдены зазоры между обмоткой или плохая подкладка между слоями.

Напряжение на выходе стабилизаторов должно быть +15В и -15В.

На резисторе перед драйвером подключаем потенциометр регулятора тока на минимум.

Имитируем увеличение тока. На выходе, напряжение повышается до 5В. ШИМ-сигнал выдает частоту 30кГЦ.

При повышении тока, напряжение повышается, а сигнал частоты становится меньше. В конце. настройку проводить с инвертором. Настраиваем максимальный ток, затем с помощью потенциометра устанавливаем частоту ШИМ-сигнала равной 30кГц.

Правила использования

Сварочное оборудование требует к себе ответственное отношение:

Перед работой подготовьте рабочие место. Нормально когда много свободного пространства.
Инвертор плохо реагирует на перепады температур, погодные условия.
Избегайте пыли. Она очень хорошо проводит ток. На промышленных предприятиях есть сжатый воздух, которым можно продувать оборудование.
Не перегревайте аппарат. Интенсивные электрические процессы, протекающие в схемах, приводят к большому их нагреву. Перегоревшая деталь – частая проблема поломки. В среднем, непрерывная работа длится 5-6 минут.
Выбор проводов для кабелей зависит от толщины электрода. Для бытовых потребностей используйте диаметр 3мм. Сварка таким диаметром позволит использовать тонкие и легкие кабеля. Их длина не должна быть больше 1,5м.
Перед работой проводится проверка всех соединений проводов, чтобы избежать нарушений с подачей тока.
Присоедините плюс к металлу, минус на держателе. Включите аппарат в розетку и нажмите кнопку пуск на задней панели. Настройте сварочный ток. Его сила должна быть достаточной, чтобы расплавлять, но не пережигать металл.
Работать требуется в специальной, негорящей одежде, в рукавицах и щитке.

Затраты при самостоятельной сборке

В данном разделе приводится подсчет средств, вложенных в сборку сварочного инвертора. В списке приведены основные элементы оборудования. Все, что не вошло в список, имеет малое значение.

Цена, напротив, указана за одну единицу:

теплопроводная паста – КПТ-8 200р;
ферритовый сердечник – 170р;
катушка провода – ПЭТВ d=1,5 для обмотки трансформатора 550р;

И список деталей:

силовые диоды VS-150 EBUO4 390р-1шт;
транзисторы IRG4PC50UDPBF IGBT 600В 55А 60кГц 230-1шт;
высокоскоростной ШИП – контролер для импульсных источников питания UC3825N 300р-1шт;
реле мягкого пуска Finder, с шагом 3,5 16А 250В 70р;
резистор силовой SQP3BT 47Ом 9р;
фильтр подавления ЭМП B82731-N2102-A20 57р;
конденсаторы 470мКф 450В серия LS 35×45 770р-1шт;
радиаторы Hs 113-50 50x85x24 180р-1шт;
вентилятор DEEPCOOL WIND BLADE 80, 80мм 260р;
диодный мост КЦ405 90-92 27р;

Принцип действия

Инвертор – источник питания электрической дуги. Обладая малыми габаритами, он обеспечивает стабильное горение электрода. Поддерживать эти процессы удается несколько раз выпрямленному и преобразованному напряжению.

Сравним обычный трансформатор с его конкурентом. Первый служит для понижения напряжения сети до 60В. Мощная медная обмотка позволяла после этого пропускать высокий ток. Простая конструкция имеет минусы – расход меди, большой вес.

Убрать эти 2 недостатка получилось с помощью повышения рабочего импульса с 0,05кГц до 65кГц.

Упрощенная схема изменения энергии показана на рисунке:

Разъяснения схемы:

Напряжение сети 220В с колебанием 50Гц проходят через диодный выпрямитель. Это делается для питания транзисторов, на которых собрана инверторная схема.

Собрать самодельный инверторный сварочный аппарат по силам даже домашнему мастеру, не обладающему глубокими познаниями в электротехнических процессах. Основным требованием является соблюдение технологии монтажа, соответствие схеме и понимание принципа работы устройства. Если своими руками создать инвертор, то его параметры и производительность не станут значительно разниться с заводскими моделями, но экономия может получиться приличная.

Простой самодельный аппарат инверторного типа позволит качественно осуществлять сварочные операции. Даже инвертор с простой схемой позволяет работать с электродом от 3 до 5 мм и дугой до 1 см.

Характеристики

Подобный сварочник для домашнего применения может обладать следующими параметрами:

Уровень напряжения – 220 вольт.
Входная сила тока – 32 ампера;
Выходная сила тока – 250 ампер.

Для бытового применения подходит инвертор, который функционирует от бытовой электросети 220 В. Если есть необходимость, то возможно собрать более мощное устройство, работающее от 380 В. Он отличается более высокой производительностью по сравнению с однофазным сварочным инверторным аппаратом.

Особенности функционирования

Для начала необходимо разобраться, как функционирует инвертор. По сути, он является компьютерным блоком питания. В нем можно наблюдать преобразование электроэнергии в такой последовательности:

Входное переменное напряжение трансформируется в постоянное.
Потребляемый ток частотой 50 Гц преобразовывается в высокочастотный.
Снижается выходное напряжение.
Выходной ток выпрямляется, требуемая частота сохраняется.

Подобные преобразования необходимы для снижения массы оборудования и его габаритов.

Трансформаторные сварочные аппараты обладают чувствительным весом и размерами. За счет значительной силы тока в них можно осуществлять дуговое сваривание. Для повышения силы тока и понижения напряжения вторичная обмотка предполагает наличие меньшего количества витков, а сечение провода увеличивается. В итоге трансформаторный сварочник тяжел и габаритен.

Инверторный же принцип позволяет снизить эти показатели в разы. Схема подобного аппарата предполагает повышение частоты до 60-80 кГц, что способствует снижению его габаритов и веса. Чтобы реализовать подобное преобразование применяются силовые полевые транзисторы. Они сообщаются меж собой именно с этой частотой. Питает их постоянный ток, поступающий от выпрямляющего устройства, в качестве которого применяется диодный мост. Значение напряжения выравнивают конденсаторы.

После транзисторов ток передается к понижающему трансформатору. Он представляет собой небольшую катушку. Малые размеры трансформаторной катушки инвертора обеспечены частотой, многократно увеличенной полевыми транзисторами. В итоге получаются аналогичные с трансформаторным аппаратом характеристики, но со меньшим весом и размером.

Что необходимо для сборки

Чтобы создать подобную самоделку необходимо учитывать характеристики схемы, т. е. потребляемое напряжение и ток. Выходной силы тока в 250 ампер достаточно для создания прочного шва. Чтобы реализовать задумку потребуются следующие детали:

Трансформатор.
Первичная обмотка (100 витков с проводом ⌀ 0,3 мм).
3 обмотки. В наружной: 20 витков, ⌀ 0,35 мм. В средней: 15 и ⌀ 0,2. Во внутренней 15 и ⌀ 1 мм.

Помимо этого, до начала сборки инвертора необходимо приготовить инструменты и элементы для разработки электронных схем. Потребуются:

Отвертки;
Паяльник;
Ножовка по металлу;
Крепеж;
Электронные элементы;
Медные провода;
Термобумага;
Электротехническая сталь;
Стеклоткань;
Текстолит;
Слюда.

Схемы

Принципиальная электрическая схема инвертора – один из наиболее ответственных моментов при проектировании или ремонте инверторного аппарата. Поэтому рекомендуем сначала подробно изучить варианты, а потом приступать к их реализации.

Список радиоэлементов

Силовая часть

Блоку питания отводится одна из ведущих ролей в инверторном аппарате. Он представляет собой трансформатор, который намотан на феррите. Он обеспечивает стабильное понижение напряжения и повышение значения тока. Необходимо 2 сердечника Ш20х208 2000 нм.

Для создания термоизоляции между обмотками инвертора применяется термобумага. Чтобы свести к минимуму отрицательное воздействие при постоянных перепадах напряжения в электросети, обмотка должна проводится по всей ширине сердечника.

Для обмотки трансформатора специалисты рекомендуют применение медной жести, имеющую ширину 40 мм и толщину 0,3 мм. Ее нужно обернуть в термобумагу 0,05 миллиметров (кассовая лента). Специалисты объясняют это тем, что во время сварки высокочастотный ток вытесняется на поверхность толстых проводов, а сердцевина не задействуется и выделяется много тепла. Поэтому обычные проводники не подходят. Исключить подобный эффект можно при помощи проводников со значительной поверхностной площадью.

Аналогом медной жести, который допускается использовать, является провод ПЭВ с сечением 0,5-0,7 мм. Он является многожильным с воздушными зазорами между жилами, что позволяет уменьшить нагревание.

После создания первичного слоя в этом же направлении наматывается экранирующий провод со стеклотканью. Этот провод (подобного диаметра) обязан полностью перекрыть стеклоткань. Таким же образом необходимо действовать и с другими обмотками трансформатора. Их необходимо изолировать друг от друга при помощи указанных выше изоляторов.

Чтобы напряжение от трансформатора к реле было на уровне 20 – 25 вольт, необходимо правильно выбрать резисторы. Главной задачей питающего блока инвертора является изменение переменного тока в постоянный. Реализует это диодная мостовая схема типа «косой мост».

В работе диоды инверторного аппарата будут греться. Поэтому их необходимо размещать на радиаторе. Допускается применять радиаторы от компьютеров. Благо они сейчас широко распространены и недороги. Потребуется 2 радиатора. Верхний элемент моста фиксируется на одном, а нижняя – на втором. При этом при монтаже первого необходимо использовать прокладку из слюды, а во втором случае – термопасту.

Выход диодного моста – в том же направлении, что и выход транзисторов. Использовать провода длиной не более 15 см. Основа инверторного блока – транзисторы. Мост требуется отделять от блока питания листом металла, который впоследствии прикрепляется к корпусу.

Монтаж диодов на радиаторе

Инверторный блок

Основной задачей этого узла инвертора является трансформация выпрямленного тока в высокочастотную переменную составляющую. Исполнять эту функцию призваны силовые транзисторы, открывающиеся и закрывающиеся на высокой частоте.

Создавать преобразовывающий узел инверторного аппарата лучше не с одним транзистором помощнее, а с использованием нескольких более слабых. За счет этого стабилизируется частота тока и минимизируется шумовой эффект во время сварки.

В схеме инвертора должны присутствовать конденсаторы. Соединяются в последовательной цепи. Выполняют 2 основные задачи:

Минимизируют резонансные выбросы блока питания.
Снижают потери транзисторного блока, возникающие после включения. Объясняется это тем, что транзистор открывается скорее. Скорость закрытия заметно меньше. При этом происходит потеря тока и нагреваются ключи в транзисторном блоке.

Система охлаждения

Силовые элементы преобразователя во время сварки будут значительно нагреваться. Это может быть причиной поломки. Для исключения этого помимо упомянутых выше радиаторов следует применять вентилятор, исключающий перегрев и обеспечивающий стабильное охлаждение.

Одного вентилятора достаточной мощности может быть достаточно. Однако при использовании элементов старого ПК, то может потребоваться до 6 штук, 3 из которых необходимо размещать возле трансформатора.

Чтобы полностью защитить самодельный инвертор от перегрева можно задействовать датчик температуры. Его следует смонтировать на наиболее греющийся элемент с радиатором. Элемент сможет отключить питание при достижении определенной температуры, а индикация сигнализировать о критическом уровне.

Для эффективной и стабильной работы системы вентиляции инвертора необходимо обеспечить постоянный правильный забор воздуха. Для этого отверстия, по которым будет забираться воздух, не должны ничем перекрываться. В корпусе инвертора следует предусмотреть достаточное количество отверстий. При этом размещать их нужно на противоположных поверхностях корпуса.

Управление

При размещении электронных плат аппарата возможно применять фольгированный текстолит с толщиной 0,5 – 1 миллиметр.

Чтобы обеспечить автоматическое управление работой инверторной сварки следует купить и смонтировать ШИМ-контроллер. Он будет стабилизировать силу сварного тока и уровень напряжения. Для удобного управления в лицевой части размещаете все органы управления и точки подключения.

Корпус

После создания главных элементов инверторной сварки можно приступать к подготовке корпусных деталей. При планировании нужно учитывать ширину трансформатора, так как он должен беспрепятственно размещаться в корпусе. Исходя из этого размера следует добавить примерно 70% пространства для остальных деталей. Защитный кожух возможно сделать из листового железа, толщиной 0,5-1 миллиметра. Соединение элементов можно проводить при помощи сварки, болтов. Более изысканным вариантом будет цельная конструкция из выгнутых исходных материалов. Обязательны ручки и крепления для ремня, чтобы переносить аппарат.

При разработке инвертора нужно учесть возможность простой разборки для доступа к внутренним компонентам, чтобы их легко отремонтировать. Лицевая сторона также должна содержать:

Переключатель силы тока;
Кнопка, которой аппарат будет включаться/отключаться;
Световые элементы индикации;
Разъемы для подключения кабелей.

Заводские инверторы окрашиваются порошковым красителем. В быту можно использовать обычную краску. Нанести покрытие стоит для исключения появления ржавчины.

Подключение

Собранный сварочный аппарат нужно подключать в электросеть. При подключении к розетке следует предусмотреть наличие предохранителя или автоматического выключателя. Для защиты на входе в инвертор можно установить автоматический выключатель на 25 ампер.

Если точка подключения удалена, то можно использовать удлинитель.

Включение аппарат происходит по стандартной схеме – с помощью кнопки «вкл/откл». Должна загореться индикация, обычно для этого используется зеленый светодиод.

Производить подключение к сети необходимо проводом, имеющим сечение минимум 1,5 мм 2 . Однако оптимальным сечением будет провод 2,5 мм 2 .

Перед включением аппарата в электросеть следует проверить наличие изоляции всех высоковольтных элементов от корпусных деталей.

Проверка работоспособности

После проведения всех работ по сборке и отладке необходимо осуществить проверку работоспособности созданного инвертора.

По рекомендациям специалистов необходимо провести проверку силы тока и напряжения аппарата с использованием осциллографа. Нижняя петля по напряжению должна составлять до 500 вольт, не превышая значения в 550 В. Если все конструктивные требования соблюдены, то уровень напряжения будет составлять 330 – 350 вольт. Но этот метод доступен не всегда, ведь не у каждого дома имеется свой подобный измерительный прибор.

Зачастую проверка проводится в действии непосредственно сварщиком. Для этого проводится создание пробного шва с полным выгоранием электрода. По окончанию пробного сваривания нужно проверить температуру на трансформаторе. Если она зашкаливает, то в схеме имеются какие-то недоделки и следует все перепроверить.

Если температура силового блока в норме, то можно провести еще 2-3 пробных захода. После этого проверить температуру радиаторов. Они также могут перегреваться. Если после двух – трех минут они приходят в норму, то можно смело продолжать работу.

Процедура сборки аппарата не отличается сложностью. Наиболее важным этапом является настройка инверторного аппарата. Может быть, что придется обратиться за помощью к специалисту.

1. Для начала нужно подключить 15 вольт к ШИМ с одновременным подключением одного конвектора. Так можно снизить нагрев и шумность во время работы.

2. Чтобы замыкать резистор нужно подключать реле. Оно подключается при окончании зарядки конденсаторов. За счет этого можно значительно снизить колебания напряжения во время подключения к электросети 220 вольт. Без резистора при прямом подключении возможен взрыв.

3. Проверить срабатывание реле замыкания резистора спустя пару секунд после подачи тока к плате ШИМ. Проконтролировать наличие на плате импульса прямоугольной формы, после отработки реле.

4. Подача питания 15 вольт на мост для проверки его работоспособности и правильности сборки. Сила тока должна быть не выше 100 мА на холостом ходу.

5. Проверка корректности размещения фаз. Применять осциллограф. На мостовую схему от конденсаторов через лампу подается 200 вольт с нагрузкой 200 Вт. На ШИМ выставляется частота 55 кГц. Подсоединяется осциллограф, проверяется форма сигнала и уровень напряжения (не более 350 вольт).

Для определения частоты аппарата следует медленно понижать частоту ШИМ до тех пор, пока на ключе IGBT не произойдет небольшой заворот. Полученное значение частоты нужно разделить на 2 и прибавить частоту перенасыщения. В итоге получится рабочее колебание частоты трансформатора.

Трансформатор аппарата не должен издавать никаких шумов. При их наличии необходимо проверять полярность. К диодному мосту можно подключать питание для теста через подходящую бытовую технику. К примеру, подойдет чайник, имеющий мощность 3000 Вт.

Идущие к ШИМ проводники нужно выполнять короткими. Их требуется скручивать и размещать дальше от источника помех.

6. Постепенно повышается ток при помощи резистора. При этом необходимо прислушиваться к инвертору и контролировать значения на осциллографе. На нижнем ключе не должно быть более 500 вольт. Среднее значение – 340. Если присутствуют шумы, то возможна поломка IGBT.

7. К свариванию приступать после 10 секунд. Проверяются радиаторы, если не нагрелись, то работу продлевать еще на секунд 20. После повторной проверки сваривание может продолжаться от одной минуты и дольше.

Безопасность

Все проводимые операции, за исключением проверки работоспособности, необходимо проводить исключительно на обесточенном оборудовании. Каждый элемент рекомендуется заранее проверить, чтобы после установки он не вышел из строя из-за перенапряжения. Основные правила электробезопасности также обязательны к выполнению.

Таким образом сделать самодельную инверторную сварку по силам практически каждому. Предложенное описание должно помочь разобраться во всех нюансах. Если изучить видео уроки и фото материалы, то собрать устройство не составит труда.

Сегодня широко востребованным аппаратом для сварки является сварочный инвертор. Его достоинствами является функциональность и производительность. Изготовить мини сварочный аппарат своими руками можно без особых денежных вложений (потратившись только на расходные материалы), если есть понимание, как устроена и работает электроника. Сегодня хорошие инверторы стоят дорого, а дешевые могут разочаровать плохим качеством сварки. Прежде, чем сконструировать такой инструмент самостоятельно, необходимо скрупулезно изучить схему.

Все составляющие прибора нужно установить на основание. Для его производства подойдет пластина гетинакса толщиной ½ см. По центру пластины вырезать круглое отверстие для вентилятора, который нужно будет оградить решеткой. Между проводами обязательно должно присутствовать воздушное пространство.
На фронтальную часть основы нужно вывести светодиоды, ручки резистора и тумблера, кабельные зажимы. Весь этот механизм нужно сверху оборудовать «кожухом», для изготовления которого подойдут винипласт или текстолит (не менее 4 мм толщины). На крепление для электрода монтируется кнопка, которую вместе с подключенным кабелем нужно хорошо изолировать.

Сам процесс сборки не так уж сложен. Самый важный этап – это настройка сварочного инвертора. Иногда для этого требуется помощь мастера.

Сначала инвертор необходимо подключить питание 15В к ШИМ , одновременно подключить к питанию один конвектор, чтобы уменьшить нагреваемость аппарата и сделает тише его работу.
Для замыкания резистора необходимо подключить реле . Его подключают, когда закончится зарядка конденсаторов. Такая процедура существенно сокращает колебания напряжения при подключении инвертора в сеть 220В. Если не использовать резистор при подключении напрямую может произойти взрыв.
Затем проконтролировать, как срабатывают реле замыкания резистора через несколько секунд после подключения тока на плату ШИМ. Продиагностировать саму плату на присутствие импульсов прямоугольной формы после того, как сработают реле.
Потом подается питание 15В на мост , чтобы проверить его исправность и правильность монтажа. Сила тока не должна быть выше 100мА. Ход установить холостой.
Проверить корректность установки трансформаторных фаз . Для этого можно воспользоваться осциллографом на 2 луча. Подключить питание на мост от конденсаторов через лампу 220В 200вт, перед этим выставить частоту ШИМ 55кГц, подсоединить осциллограф, глянуть на сигнальную форму, отследить, чтобы напряжение не поднималось больше 330 В.

Для того, чтобы определить частоту аппарата, нужно постепенно снижать частоту ШИМ пока на нижнем ключе IGBT не появится небольшой заворот. Зафиксировать этот показатель, разделить его на два, к получившейся сумме добавить значение частоты перенасыщения. Конечная сумма и будет рабочим колебанием частот трансформатора.
Мост должен потреблять тока в районе 150ма. Свет от лампочки должен быть не ярким, сильно яркий свет может указывать на пробой в обмотке или об ошибках в конструкции моста.

Трансформатор не должен выдавать никаких шумовых эффектов. Если они присутствуют, то стоит проверить полярность. На мост можно подключить тестовое питание через какой-нибудь бытовой прибор. Можно использовать чайник мощностью 2200 Вт.

Проводники, которые идут от ШИМ, должны быть короткими, скрученными и размещаться подальше от источников помех.

Постепенно повышать ток инвертора при помощи резистора. Обязательно слушать прибор и наблюдать за показаниями осциллографа. Нижний ключ не должен повышаться больше 500В. Стандартный показатель – 340В. При наличии шума могут выйти из работы IGBT.
Начинать сварку с 10 секунд . Проверить радиаторы, если холодные, продлить сварку до 20 секунд. Потом можно увеличить время сварки до 1 минуты и более.
После использования нескольких электродов трансформатор нагревается. Через 2 минуты вентилятор его охлаждает и можно снова приступать к работе.

Сборка самодельного сварочного инвертора своими руками на видео

Исповедь моей работы со сварочными аппаратами инверторного типа. Я телемастер имеющий 20 лет стажа, собрать любую схему не проблема, и вот появилось огромное желание поработать с инверторами. Схему начал с "бармалея". Собрал, заработало. На испытаниях выдал 40 А на нагрузке 8 спиралей, но без резонанса и трансформатор намотан на 6 ферритах от телевизора результат - пшик. Обмотка ф2 в стеклоткани. Тут начало собственно, занялся изучением силовой электроники. Делал разные схемы резонансные, мостовые, полумостовые с драйверами на трансформаторе, на IR2110, на NSPL3120. И везде изучение + ошибки и... результат один - могила для силовиков, после исправления поминок по погибшим транзисторам опять за работу... А вот результат: два готовых аппарата. Один - сварка 160 А, другой - пускозаряд авто. Принципиальные схемы одинаковые, разница схем в трансформаторе, то есть количестве витков на вторичке.

Даю рекомендации для опытных мастеров, но без понятия в силовой электронике. И не желающих заниматься изучением и расчетами. Кстати, если вы собрали любую схему, все точно и правильно и сразу в сеть - гарантия убой, могила 100%. Поэтому без небольшой теории не обойтись. Начнём все по порядку, за основу взята схема "бармалея" генератор на uc3845 один к одному без переделки + стандартная схема драйверов на ир2110 + ключи irg4pc50ud, лучше 2х2 парами, на ваших испытаниях пары выдержат большие токи. Измененная схема пары транзисторов верна. Диоды 15тб60 рекомендую заменить на 25тв60. Эту схему рекомендую потому что она самая надежная. Пожгете ведро транзисторов, но сама схема будет целой. Диоды 150ebu02 тоже желательно ставить по 2 - это дороже, но расходов будет меньше на эксперименты. Ко всем рекомендациям, которые написаны у "бармалея", их надо обязательно изучить. Во время изучения кое-что у вас сразу прояснится. Добавляю свои, то есть те же самые, но более понятные. Каждый мастер в конце строит свою технологию сваркостроения, а по сути принцип у всех одинаковый. Подробнее о доработке схем смотрите на форуме. Там же задавайте вопросы, если что не ясно.

Если вы не можете сделать простой импульсный блок питания на 15 В 2 А, за сварочный аппарата инверторного типа вам не стоит браться. Лично я на это потратил 3 мес. и 2000 руб. Самое важное - это тщательное изготовление силового трансформатора. Вначале мотал любым проводом, что под рукой, с изоляцией бумажным скотчем на ферритах строчных, Ш20х28, Ш16х20 - везде пшик, пробой, даже лакоткань не спасает. Теперь рассказываю, как сделать его гарантированно рабочим. Обязательно брать эмаль-провод новый, осторожно обращаться, наматывая не царапать, лучше брать ф1,5 или ф2. Наматывать на катушках. Делал катушки из гетинакса 0,5 на деревянных оправках. Каждый слой обмотки обжимается деревянными колодками в тисках, затем пропитывается эпоксидкой.

Когда эпоксидка начнет твердеть, обмотать лакотканью один слой, потом прижимаю пластинами из гетинакса, зажимаю в тисках и оставляю твердеть до конца. Гетинакс тонкий, но эпоксидка дает нужную прочность. Тонкая катушка дает разместить больше обмотки. Катушки делать обязательно. Без катушки - пробой обмотки на железо, ни какая изоляция не спасает - проверено.

Потом пластины гетинакса снимаю внутри катушки, оставляю только там, где выводы выходят - там толщина катушки не страшно. Расчет количества витков беру готовый, спецы этим занимаются, а уже потом, с опытом, сам чувствуешь сколько мотать. Но в основном расчет - сколько входит.

Так на Ш20х28 окно 44х12 катушка окно 42х12 провод ф2 18 витков в два слоя по 9 витков с щелями меж витков. Мотал 24 витка, но такой трансформатор получается не насыщен и выдает мало тока - около 80 А. Рекомендации по "бармалею" - увеличить зазор феррита. Мне кажется лучше уменьшить число витков катушки, наматываются не в упор. Но опять вследствие малого числа витков имеем увеличение частоты резонанса, что хуже сказывается на транзисторах.

На этой схеме питание процессора от крен12, красным - перемычки, цифры 1,2 две микрухи 555 - схема задержки питания, все по бармалею. Схема "бармалея" без изменений, только драйверы на IR2110. Боковинки катушки сделаны не правильно - отрезал, катушка не развалилась, эпоксидка склеила намертво зазор 0,15 1 слой лакоткани. В углу фото катушка с изоляцией лакотканью - пробило после 5 электродов ф2,5. Видно тут около обмоток рядом первичка, соединение последовательно резистор токового трансформатора 4,6 ома, видимо из-за наводок от трансформатора. Плата генератора замазана лаком простым, мебельным. Лак предохраняет от атмосферной влаги и пыли - вентиляторы все гонят внутрь.

Ток зашкаливает 100 А на нагрузке 8 спиралей от 1000 ватт, спирали 2 шт не эквивалент сварки, но для испытаний сгодится. Входные дроссели на кольцах по 8 витков, блок питания готовый, от видеомагнитофона.

Конденсаторов в сумме 2000 мкф. Дроссель 16 витков провод 0,35. Реле какое то из запасов. Сверху трансформатора первичка - 18 витков в 2 слоя в 3 жилы ф1.5, вторичка 3 слоя по 3 жилы ф1,5 по 6 витков параллельно, намотка в одну сторону, зазор 0,1 трансформатор не насыщен, ток 80 А - буду переделывать когда нибудь. Ключи резисторы 2 вт х 7 шт 300 ом, всего 42 ома. Ключи на медных пластинах с диодами под прокладками, генератор драйвер на IR2110 не убиваемый, выдержал сгорание 12-ти транзисторов. Дроссель - 20 витков сечения 2х7 на трех ферритах от строчников. Конденсаторы от русского телевизора, 12 по 100 мкф 350 вольт.

Многооборотный резистор на 10 к - резонанс. Резистор 2к2 - регулятор тока. Холостой ход, плавный спуск со ступенькой - не насыщен трансформатор, надо или уменьшить витки, или увеличить зазор. Резонанс на 40 вольтах, при превышении напряжения синусоида искажается - причина в ненасыщеном трансформаторе. Если схема у вас собрана без ошибок, приступаем к настройке. Сеть должна быть включена через ЛАТР, осциллограф включаем на резонанс. Подключаем на дроссель, как на токовый трансформатор. Через дроссель пропущен провод - плюс силового трансформатора. Осциллограммы и более подробное описание шагов вы можете посмотреть на форуме.

Напряжение поднимаем до 20 вольт - появляется рваная синусоида. Многооборотным резистором синусоиду делаем красивой - это сделать важно, без резонанса - сгорит. Можно поднять напряжение до 40 вольт, если у вас включена нагрузка - на амперметре появляется ток. Подправляем синусоиду. При дальнейшем увеличении напряжения синусоида исказится - это говорит о ненасыщенном силовом трансформаторе, что не страшно, аппарат будет работать.

Еще важный момент - регулятор тока на минимум, поднимаем напряжение примерно на 40, а рост тока должен остановиться, поднимаем напряжение на максимум. А ток все равно 40 А. Если этого нет, надо подобрать ограничивающий резистор 1,6-2,2 ома, как расчет по "бармалею", 100 витков токового трансформатора делим на 50 А - максимальный ток транзистора, и получаем 2 ома резистора. Но у каждого в своей схеме будет отличие. В моей последней, резистор был 4,6 ома.

Регулятором тока добавляем ток до 60 А - это уже сварка, на выходе замыкаем электроды, токовый импульс должен сузиться по горизонтали по осциллографу, если нет, то опять подбираем этот резистор. Этот момент тоже важен. Если этого не сделать, при замыкании электрода ток будет максимальным - транзисторы сгорят сразу. Интересно, что если транзисторы стоят по два в паре, то вылетает только 2 из 4-х, остальные целы, можно продолжить эксперименты. Но для работы лучше поставить всё равно четыре.

Ну все, выходим на улицу и приступим к сварке. Аппарат без корпуса, держак, железка, маска. Включили. Зеленый светодиод показал - все в норме. Регулятор тока на минимум. Пробовали зажечь дугу - не получилось, только искры - это нормально. Выключили, пощупали радиаторы, резисторы, понюхали - все холодное. Добавляем ток, варим, выключили пощупали - ОК. Ставим в корпус и можно обмывать:) Примерно такая моя технология самостоятельного изготовления сварочного инвертора, и она работает! Автор статьи: гнекуцй.

Сделать инвертор самостоятельно реально, даже при отсутствии глубоких познаний в области электротехники, электроники. Для этого всего лишь нужно разобрать принцип работы подобного устройства, четко придерживаться готовой схемы. Если заняться изготовлением самодельного сварочного аппарата, который практически не будет уступать по техническим характеристикам заводскому аналогу, можно очень хорошо сэкономить.

Не стоит сомневаться, что сварочный агрегат, изготовленный самостоятельно, будет эффективно работать. Устройство, собранное по самой простой схеме, будет позволять варить электродами 3,0-5,0 мм, с длиной дуги – 1 см.

Ненужный компьютерный блок может быть корпусом установки.
Комплектация сварочного инвертора своими руками неоригинальна, напоминает большинство прочих самодельных конструкций. Многие элементы можно заменить аналогами. При наличии основных деталей конструкции можно рассчитать оптимальные параметры корпуса и начать его изготовление.
Подойдут готовые радиаторы от старых приборов, например, блоков питания ПК. Но их можно изготовить и самостоятельно, если есть под рукой шина из алюминия, толщина которой составляет от 2 до 4 мм, а ширина больше 3 см. Можно задействовать вентилятор от какого-либо старого прибора.
Все детали больших размеров рекомендуется первоначально разложить на плоскости, чтобы можно было наглядно определить возможности соединения согласно схеме.
Далее нужно определиться с местом под вентилятор. Он не должен гнать горячий поток воздуха от одних элементов устройства к иным. Если в данной ситуации присутствуют сложности, тогда можно воспользоваться несколькими вентиляторами одновременно, которые будут работать на вытяжку. Цена кулеров, их масса незначительны, но зато надежность агрегата в целом существенно увеличится.

https://youtu.be/mwk1co6delA

Основные элементы конструкции самодельного сварочного полуавтомата, отличающиеся большими размерами и массой – это дроссель и трансформатор. Рекомендуется их размещать по краям (симметрично друг другу) или по центру. То есть их масса не должна перетягивать аппарат в одну из сторон. К примеру, работать с установкой, подвешенной на ремне через плечо сварщика достаточно неудобно, когда она постоянно будет сползать в одном направлении.
После того как все детали из сварочного инвертора расставлены по своим местам, необходимо определиться с параметрами днища для агрегата, вырезать из подручного материала, который обязательно должен быть неэлектропроводящий. Чаще всего для этих целей применяется стеклотекстолит, гетинакс. Если же данного материала нет, тогда подойдет обычная древесина, предварительно обработанная влагостойкими, противопожарными растворами. Крайний вариант даже отличается некоторыми достоинствами.
Компонентами крепежа обычно являются шурупы, что упрощает, удешевляет сборку изделия.

Самодельная сварка: материалы для изготовления, основные характеристики

После сборки полуавтоматического сварочного инвертора по стандартной несложной электрической схеме, вы станете обладателем эффективной установки со следующими эксплуатационными характеристиками:

напряжение – 220В;
ток на входе – 32А, на выходе – 250А.

В схему сварочного оборудования с подобными техническими показателями входят следующие детали:

блок питания;
блок силовой;
драйверы силовых ключей.

Перед тем как собирать самодельный сварочный аппарат, рекомендуется подготовить все компоненты по схеме, инструмент для выполнения сборки. Для такой самоделки понадобятся:

комплект отверток;
ножовка по металлу;
проволока, полосы из меди;
паяльник для соединения деталей электронных схем;
металлический лист малой толщины:
резьбовые компоненты крепежа;
компоненты для формирования электронных схем;
текстолит;
термобумага;
слюда;
стеклоткань.

Для применения в домашних условиях изготавливают чаще инверторы, которые функционируют от стандартной электросети (220В). Если существует потребность, то можно также собрать аппарат, который будет функционировать от трехфазной электросети (380В). Инверторы подобного типа отличаются собственными преимуществами, одним из которых можно обозначить довольно высокий КПД в отличие от однофазных изделий.

Намотка трансформатора

Чтобы произвести намотку трансформатора понадобиться полоска из меди: толщина – 0,3 мм, ширина – 40 мм. Проволока из меди подходит для высокого нагрева. Термопрослойку можно выполнить из бумаги, используемой для кассовых аппаратов, или ксероксной. Но второй вариант хуже, бумага не достаточно прочная, может порваться.

Лакоткань – оптимальный доступный изоляционный материал, желательно использовать минимум слой. Для электрической безопасности устройства можно поместить в обмотки пластины из текстолита. Напряжение зависимо от качества выполненной изоляции между обмотками. Длины полос из бумаги должно хватать для полного перекрытия периметра обмотки и еще должен быть запас – минимум 2 см.

Запрещено использовать толстую проволоку, так как работа инверторного сварочного аппарата основана на высокочастотных токах. Если взять такой провод, то его сердцевина при работе задействоваться не будет. В результате может произойти перегрев трансформатора.

Для того чтобы не допустить подобного эффекта, рекомендуется брать проводник минимальной толщины, большей площади. Поверхность подобного типа не перегреется, является эффективным проводником.

При выполнении вторичной обмотки рекомендовано использовать 3 полоски из меди, отделяемые между собой фторопластовой пластинкой. И снова выполняется термическая прослойка из бумажной кассовой ленты. Недостаток этой бумаги – темнеет после нагревания, но остается прочной на разрыв.

Вместо полоски из меди можно также использовать проволоку ПЭВ – диаметр не более 0,7 мм. Такой провод имеет большое количество жил – это его основное достоинство. Но подобный вариант обмотки намного хуже, чем медный, провода подобного типа обладают значительными воздушными просеками, из-за чего плохо стыкуются.

При использовании ПЭВ конструкция полуавтомата из инвертора имеет четыре обмотки (используется ПЭВ диаметром – 0,3 мм):

первичная обмотка – 100 витков;
1-я вторичная обмотка – 15 витков;
2-я вторичная обмотка – 15 витков;
3-я вторичная обмотка – 20 витков.

Обязательно необходим вентилятор охлаждения трансформатора и всей конструкции. Для этих целей прекрасно подойдет кулер системного блока (220В, 0,15А).

Охлаждение

Силовые компоненты схемы самодельного сварочного инвертора, изготовленного самостоятельно, значительно нагреваются. Это может способствовать быстрой поломке. Чтобы не допустить их перегревания, кроме радиаторов охлаждения для блоков, нужно дополнительно устанавливать вентиляторы.

При наличии вентилятора большой мощности, можно обойтись только им. При этом поток холодного воздуха необходимо направлять на силовой трансформатор. При использовании вентиляторов небольшой мощности, к примеру, от старых ПК, их нужно около шести, три из которых будут охлаждать трансформатор.

Также, чтобы не допускать перегревания сварочного аппарата своими руками, рекомендуется устанавливать на наиболее нагревающийся радиатор температурный датчик, который при достижении максимально допустимой температуры подаст сигнал на автоматическое отключение.

Для эффективной работы вентиляционной системы в корпусе сварочного агрегата необходимо правильно установить воздухозаборники, решетки которых не должны быть перекрыты.

Настройка

Самодельный сварочный инвертор собрать несложно, и для этого не требуются значительные капиталовложения. Но выполнить его настройку без привлечения специалиста проблематично. Как сделать и настроить самодельный инвертор самостоятельно?

Инструкция

Необходимо предварительно на плату сварочного агрегата подать напряжение. Блок станет издавать характерный писк. Сетевое напряжение также нужно подать на вентилятор охлаждения, который не допустит перегрева деталей, и агрегат будет стабильней работать.
Когда силовые конденсаторы получили достаточную зарядку, необходимо замкнуть токоограничивающий резистор (проверяется работа реле, на резисторе должно быть нулевое напряжение).

Важно – если сварку подключить без токоограничивающего резистора, возможен взрыв!

Использование подобного типа резистора существенно снижает скачки тока в момент подключения сварки к сети 220В.
Наш инструмент вырабатывает ток более 100А. Данный параметр зависит от конкретно применяемой схемы, а вычислить его можно с помощью осциллографа.
Проверка режима сварки на блоке управления самодельного плазмореза. Для этого нужно подсоединить к выходу усилителя оптрона вольтметр. Для устройств незначительной мощности среднее амплитудное напряжение должно быть порядка 15В.
Далее нужно проверить выходной мост на правильность его сборки. Для этого подается от подходящего блока питания напряжение 16В на вход агрегата. Блок на холостом ходу потребляет ток порядка 100 мА, что стоит учесть при выполнении контрольных замеров.
Работу своего самодельного инвертора можно сравнить с работой промышленного. На обеих обмотках осциллографом измеряется соответствие друг другу импульсов.
Далее нужно проконтролировать работу . Необходимо поменять напряжение с 16В на 220В, подсоединяя инвертор напрямую к электросети. С помощью осциллографа, подсоединенного к выходным транзисторам, наблюдаем за формой сигнала, ее соответствие испытаниям на минимальном напряжении.

Инвертор для сварки является достаточно востребованным агрегатом в любой сфере деятельности: на производстве, в домашних условиях. А благодаря использованию встроенного регулятора, выпрямителя тока сварочный агрегат инверторного типа позволит добиться наиболее эффективных результатов сварки, если их сравнивать с результатами аналогичных работ с использованием стандартных сварочных агрегатов, на которых установлены трансформаторы из стали электротехнической.

Вывод

Сборка самодельного не представляет особой сложности. Если для этого нет достаточного опыта, то можно всегда обратиться к специалистам за дополнительной консультацией. Но в результате можно собрать агрегат с дополнительными функциями, которых лишены заводские аналоги, и существенно сэкономить денежные средства.