""

Сварочный инвертор своими руками

Содержание

Сварочный инвертор своими руками

Вашему вниманию представлена схема сварочного инвертора, который вы можете собрать своими руками. Максимальный потребляемый ток – 32 ампера, 220 вольт. Ток сварки – около 250 ампер, что позволяет без проблем варить электродом 5-кой, длина дуги 1 см, переходящим больше 1 см в низкотемпературную плазму. КПД источника на уровне магазинных, а может и лучше (имеется в виду инверторные).

На рисунке 1 приведена схема блока питания для сварочного.


Рис.1 Принципиальная схема блока питания

Трансформатор намотан на феррите Ш7х7 или 8х8
Первичка имеет 100 витков провода ПЭВ 0.3мм
Вторичка 2 имеет 15 витков провода ПЭВ 1мм
Вторичка 3 имеет 15 витков ПЭВ 0.2мм
Вторичка 4 и 5 по 20 витков провода ПЭВ 0.35мм
Все обмотки необходимо мотать во всю ширину каркаса, это дает ощутимо более стабильное напряжение.


Рис.2 Принципиальная схема сварочного инвертора

На рисунке 2 – схема сварочника. Частота – 41 кГц, но можно попробовать и 55 кГц. Трансформатор на 55кгц тогда 9 витков на 3 витка, для увеличения ПВ трансформатора.

Трансформатор на 41кгц – два комплекта Ш20х28 2000нм, зазор 0.05мм, газета прокладка, 12вит х 4вит, 10кв мм х 30 кв мм, медной лентой (жесть) в бумаге. Обмотки трансформатора сделаны из медной жести толщиной 0.25 мм шириной 40мм обернутые для изоляции в бумагу от кассового аппарата. Вторичка делается из трех слоев жести (бутерброд) разделенных между собой фторопластовой лентой, для изоляции между собой, для лучшей проводимости высоко- частотных токов, контактные концы вторички на выходе трансформатора спаяны вместе.

Дроссель L2 намотан на сердечнике Ш20х28, феррит 2000нм, 5 витков, 25 кв.мм, зазор 0.15 – 0.5мм (два слоя бумаги от принтера). Токовый трансформатор – датчик тока два кольца К30х18х7 первичка продетый провод через кольцо, вторичка 85 витков провод толщиной 0.5мм.

Сборка сварочного

Намотка трансформатора

Намотку трансформатора нужно делать с помощью медной жести толщиной 0.3мм и шириной 40мм, ее нужно обернуть термобумагой от кассового аппарата толщиной 0.05мм, эта бумага прочная и не так рвется как обычная при намотке трансформатора.

Вы скажите, а почему не намотать обычным толстым проводом, а нельзя потому что этот трансформатор работает на высокочастотных токах и эти токи вытесняются на поверхность проводника и середину толстого провода не задействует, что приводит к нагреву, называется это явление Скин эффект!

И с ним надо бороться, просто надо делать проводник с большой поверхностью, вот тонкая медная жесть этим и обладает она имеет большую поверхность по которой идет ток, а вторичная обмотка должна состоять из бутерброда трех медных лент разделенных фторопластовой пленкой, она тоньше и обернуты все эти слои в термобумагу. Эта бумага обладает свойством темнеть при нагреве, нам это не надо и плохо, от этого не будет пускай так и останется главное, что не рвется.

Можно намотать обмотки проводом ПЭВ сечением 0.5…0.7мм состоящих из нескольких десятков жил, но это хуже, так как провода круглые и состыкуются между собой с воздушными зазорами, которые замедляют теплообмен и имеют меньшую общую площадь сечения проводов вместе взятых в сравнении с жестью на 30%, которая может влезть окна ферритового сердечника.

У трансформатора греется не феррит, а обмотка поэтому нужно следовать этим рекомендациям.

Трансформатор и вся конструкция должны обдуваться внутри корпуса вентилятором на 220 вольт 0.13 ампера или больше.

Конструкция

Для охлаждения всех мощных компонентов хорошо использовать радиаторы с вентиляторами от старых компьютеров Pentium 4 и Athlon 64. Мне эти радиаторы достались из компьютерного магазина делающего модернизацию, всего по 3…4$ за штуку.

Силовой косой мост нужно делать на двух таких радиаторах, верхняя часть моста на одном, нижняя часть на другом. Прикрутить на эти радиаторы диоды моста HFA30 и HFA25 через слюдяную прокладку. IRG4PC50W нужно прикручивать без слюды через теплопроводящую пасту КТП8.

Выводы диодов и транзисторов нужно прикрутить на встречу друг другу на обоих радиаторах, а между выводами и двумя радиаторами вставить плату, соединяющею цепи питания 300вольт с деталями моста.

На схеме не указано нужно на эту плату в питание 300V припаять 12…14 штук конденсаторов по 0.15мк 630 вольт. Это нужно, чтобы выбросы трансформатора уходили в цепь питания, ликвидируя резонансные выбросы тока силовых ключей от трансформатора.

Остальная часть моста соединяется между собой навесным монтажом проводниками не большой длины.

Ещё на схеме показаны снабберы, в них есть конденсаторы С15 С16 они должны быть марки К78-2 или СВВ-81. Всякий мусор туда ставить нельзя, так как снабберы выполняют важную роль:
первая – они глушат резонансные выбросы трансформатора
вторая – они значительно уменьшают потери IGBT при выключении так как IGBT открываются быстро, а вот закрываются гораздо медленнее и во время закрытия емкость С15 и С16 заряжается через диод VD32 VD31 дольше чем время закрытия IGBT, то есть этот снаббер перехватывает всю мощь на себя не давая выделяться теплу на ключе IGBT в три раза чем было бы без него.
Когда IGBT быстро открываются, то через резисторы R24 R25 снабберы плавно разряжаются и основная мощь выделяется на этих резисторах.

Настройка

Подать питание на ШИМ 15вольт и хотя бы на один вентилятор для разряда емкости С6 контролирующую время срабатывания реле.

Реле К1 нужно для замыкания резистора R11, после того, когда зарядятся конденсаторы С9…12 через резистор R11 который уменьшает всплеск тока при включении сварочного в сеть 220вольт.

Без резистора R11 на прямую, при включении получился бы большой БАХ во время зарядки емкости 3000мк 400V, для этого эта мера и нужна.

Проверить срабатывание реле замыкающие резистор R11 через 2…10 секунд после подачи питания на плату ШИМ.

Проверить плату ШИМ на присутствие прямоугольных импульсов идущих к оптронам HCPL3120 после срабатывания обоих реле К1 и К2.

Ширина импульсов должна быть шириной относительно нулевой паузе 44% нулевая 66%

Проверить драйвера на оптронах и усилителях ведущих прямоугольный сигнал амплитудой 15вольт убедится в том, что напряжение на IGBT затворах не превышает 16вольт.

Подать питание 15 Вольт на мост для проверки его работы на правильность изготовления моста.

Ток потребления при этом не должен превышать 100мА на холостом ходу.

Убедится в правильной фразировке обмоток силового трансформатора и трансформатора тока с помощью двух лучевого осциллографа .

Один луч осциллографа на первичке, второй на вторичке, чтобы фазы импульсов были одинаковые, разница только в напряжении обмоток.

Подать на мост питание от силовых конденсаторов С9…С12 через лампочку 220вольт 150..200ватт предварительно установив частоту ШИМ 55кГц подключить осциллограф на коллектор эмиттер нижнего IGBT транзистора посмотреть на форму сигнала, чтобы не было всплесков напряжения выше 330 вольт как обычно.

Начать понижать тактовую частоту ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT маленького загиба говорящем о перенасыщении трансформатора, записать эту частоту на которой произошел загиб поделить ее на 2 и результат прибавить к частоте перенасыщения, например перенасыщение 30кГц делим на 2 = 15 и 30+15=45, 45 это и есть рабочая частота трансформатора и ШИМа.

Ток потребления моста должен быть около 150ма и лампочка должна еле светиться, если она светится очень ярко, это говорит о пробое обмоток трансформатора или не правильно собранном мосте.

Подключить к выходу сварочного провода длиной не мене 2 метров для создания добавочной индуктивности выхода.

Подать питание на мост уже через чайник 2200ватт, а на лампочку установить силу тока на ШИМ минимум R3 ближе к резистору R5, замкнуть выход сварочного проконтролировать напряжение на нижнем ключе моста, чтобы было не более 360вольт по осциллографу, при этом не должно быть ни какого шума от трансформатора. Если он есть – убедиться в правильной фазировке трансформатора -датчика тока пропустить провод в обратную сторону через кольцо.

Если шум остался, то нужно расположить плату ШИМ и драйвера на оптронах подальше от источников помех в основном силовой трансформатор и дроссель L2 и силовые проводники.

Еще при сборке моста драйвера нужно устанавливать рядом с радиаторами моста над IGBT транзисторами и не ближе к резисторам R24 R25 на 3 сантиметра. Соединения выхода драйвера и затвора IGBT должны быть короткие. Проводники идущие от ШИМ к оптронам не должны проходить рядом с источниками помех и должны быть как можно короче.

Все сигнальные провода от токового трансформатора и идущие к оптронам от ШИМ должны быть скрученные, чтобы понизить уровень помех и должны быть как можно короче.

Дальше начинаем повышать ток сварочного с помощью резистора R3 ближе к резистору R4 выход сварочного замкнут на ключе нижнего IGBT, ширина импульса чуть увеличивается, что свидетельствует о работе ШИМ. Ток больше – ширина больше, ток меньше – ширина меньше.

Ни какого шума быть не должно иначе выйдут из строя IGBT.

Добавлять ток и слушать, смотреть осциллограф на превышение напряжения нижнего ключа, чтобы не выше 500вольт, максимум 550 вольт в выбросе, но обычно 340 вольт.

Дойти до тока, где ширина резко становиться максимальной говорящим, что чайник не может дать максимальный ток.

Все, теперь на прямую без чайника идем от минимума до максимума, смотреть осциллограф и слушать, чтобы было тихо. Дойти до максимального тока, ширина должна увеличиться, выбросы в норме, не более 340вольт обычно.

Начинать варить, в начале 10 секунд. Проверяем радиаторы, потом 20 секунд, тоже холодные и 1 минуту трансформатор теплый, спалить 2 длинных электрода 4мм трансформатор горечеватый

Радиаторы диодов 150ebu02 заметно нагрелись после трех электродов, варить уже тяжело, человек устает, хотя варится классно, трансформатор горяченький, да и так уже не кто не варит. Вентилятор, через 2 минуты трансформатор доводит до теплого состояния и можно варить снова до опупения.

Ниже вы можете скачать печатные платы в формате LAY и др. файлы

Евгений Родиков (evgen100777 [собака] rambler.ru). По всем возникшим вопросам при сборке сварочника пишите на E-Mail.

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.

Читайте также:  Карточки учета установки и эксплуатации электробытовых приборов

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.

Самодельный сварочный аппарат: изучаем схемы сборки

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.

Подбираем конструкцию инвертора

  1. Ненужный компьютерный блок может быть корпусом установки.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Все детали больших размеров рекомендуется первоначально разложить на плоскости, чтобы можно было наглядно определить возможности соединения согласно схеме.
  5. 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.
  • 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:

    • нож;
    • 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.

    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

    1. 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.
    2. Когда силовые конденсаторы получили достаточную зарядку, необходимо замкнуть токоограничивающий резистор (проверяется работа реле, на резисторе должно быть нулевое напряжение).
    1. Использование подобного типа резистора существенно снижает скачки тока в момент подключения сварки к сети 220В.
    2. Наш инструмент вырабатывает ток более 100А. Данный параметр зависит от конкретно применяемой схемы, а вычислить его можно с помощью осциллографа.
    3. 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.
    4. 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.
    5. Работу своего самодельного инвертора можно сравнить с работой промышленного. На обеих обмотках осциллографом измеряется соответствие друг другу импульсов.
    6. Далее нужно проконтролировать работу сварочного устройства с конденсаторами. 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.
    Читайте также:  Сила тока при параллельном соединении аккумуляторов


    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 аппарата для точечной сварки 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.

    Самый простой сварочный инвертор своими руками

    Инвертор является достаточно сложным инструментом для сварки, который заслужил в последнее время огромную популярность. Отличные рабочие характеристики обусловлены большим количеством технических узлов, в общей массе составляющей одно устройство. Чтобы добиться высокого качества получаемого шва, надежности работы и хороших технических характеристик мировые производители стараются внедрять новые разработки и делать мощную, но при этом экономичную технику. Но оказывается, что можно сделать самый простой сварочный инвертор своими руками.

    Простой сварочный инвертор своими руками

    Естественно, что здесь не стоит ожидать высоких современных характеристик от таких устройств. Но вполне возможно создать все самостоятельно, так как все комплектующие для этого находятся в свободном доступе и при наличии полного комплекта и подходящей схемы можно создать недорогую компактную модель. Здесь нужно осуществить правильный подбор, исходя из расчетов мощности и других параметров. Иными словами, все детали должны быть взаимосовместимы друг с другом, как по своему типу, так и по параметрам. К примеру, самой уязвимой частью устройства являются транзисторы, поэтому, к их выбору стоит подходить с особым вниманием.

    Преимущества

    • Простой сварочный инвертор своими руками обходится значительно дешевле, чем готовые модели сварочных аппаратов;
    • При самостоятельной сборке намного легче ремонтировать технику, если с ней случатся какие-либо неполадки;
    • Можно самостоятельно регулировать комплектацию, исходя из предпочтений, технических требований и бюджета.

    Недостатки

    • Простой сварочный инвертор, сделанный своими руками, оказывается не столь надежным в работе, даже в сравнение с бюджетными видами техники;
    • На создание аппарата придется потратить значительное количество времени, что не всегда экономически выгодно;
    • Здесь отсутствуют дополнительные функции, которые помогут улучшить качество создаваемого шва;
    • Техника обладает узким диапазоном регулировки сварочного тока и прочих параметров;
    • Как правило, в них присутствуют проблемы с системой охлаждения;
    • Корпус создается не столь безопасно, как в заводских моделях, так что использование подобных устройств может оказаться опасным для жизни.

    Устройство и схема простого инвертора

    Схема простого сварочного инвертора помогает определиться, что именно должно входить в состав устройства. Естественно, что это является не единственным вариантом и возможны замены. Некоторые предпочитают создавать более сложные варианты, основываясь на схемах готовых заводских моделей, таких как сварочный инвертор Сварог Pro Arc 180 или Ресанта 250, внося свои изменения. Здесь представлена наиболее простая для самостоятельного воплощения схема.

    Схема простого инвертора

    Методика расчета

    Перед тем как начать делать самый простой инвертор сварочный, нужно рассчитать его мощность. Это делается путем умножения силы тока , которой должно обладать устройство, на напряжение, при котором будет гореть дуга. К примеру, для тока в 160 А, который будет возможен на напряжении дуги в 24 В, мощность должна быть 3840 Вт.

    Даже простой сварочный инвертор на одном транзисторе может иметь коэффициент полезного действия в 85%. Таким образом, мощность перекачиваемая транзисторами должна составлять 4517 Вт

    Исходя из этой величины, можно определить силу тока, коммутируемую транзисторами во время работы. Чтобы это осуществить, следует найти разделить мощность на напряжение в сети. 4517/220 = 20 А.

    Чтобы при 20 А можно было поддерживать напряжение в 220 В, в схеме должен присутствовать фильтр емкостью 100 мкФ. Если через транзисторы проходит большой ток, то он начинает нагревать их. Как правило, скорость отвода тепла при помощи радиаторов является недостаточной, а перегревание приведет к разрушению техники. Чтобы избежать подобных неприятностей, транзисторы стоит подбирать с запасом, чтобы их рабочий ток при 1000 градусов Цельсия составлял, как минимум, 20 А.

    Простой в повторении и изготовлении сварочный аппарат должен иметь напряжение на транзисторах не более, чем напряжение в источнике питания. Очень важным параметром является частота транзисторов. Для представленных выше параметров подходят изделия с частотой в 100 кГц. Напряжение на них должно быть 500 В. Это могут быть как обыкновенные полевые, так и IGBT транзисторы. Единственной проблемой при их установке является отсутствие специального крепежа.

    Чтобы транзистор нормально работал, между его открытием и закрытием должна выдерживаться пауза. Время паузы должно быть около 1,2 мс. Исключением можно считать только транзисторы Mosfet, пауза в которых допускается в 0,5 мс.

    Необходимые инструменты и материалы

    Для того, чтобы создать простой сварочный инвертор на одном транзисторе, следует иметь следующий набор инструментов:

    • Набор отверток;
    • Вольтметр;
    • Мультиметр;
    • Паяльник;
    • Осциллограф.

    Это основные инструменты, при помощи которых происходит сборка, контроль и измерения. Помимо этого следует иметь еще материалы, которые нужны будут для создания самого аппарата. Для этого понадобятся:

    • Резисторы с различным уровнем сопротивления;
    • Катушка индуктивности;
    • Конденсаторы;
    • Оптопара;
    • Стабилитрон;
    • Выпрямительные диоды;
    • Диоды Шоттке;
    • Трансформатор с двумя обмотками;
    • Реле;
    • Подстроечные резисторы;
    • Диодный мост;
    • Защитные диод;
    • Линейный регулятор;
    • Вентилятор системы охлаждения;
    • Преобразователь переменного тока в постоянный.

    Технология изготовления и рекомендации по настройке

    Следует подать ток на схему, чтобы проверить, как срабатывает реле замыкания резистора. Далее идет проверка платы ШИМ, есть ли в ней прямоугольные импульсы, которые могут появляться после того, как сработает реле. Если импульсы имеются, то их ширина, в соотношении с нулевой паузой должна составлять 44%.

    Нужно убедиться, что напряжение на транзисторах не превышает допустимое, иначе все это может привести к поломке. Затем питание подается на диодный мост, чтобы проверить правильность его изготовления и работоспособности.

    Проверка напряжения на транзисторе

    Во время настройке нужно убедиться в правильности намотки трансформатора, а также в его корректном подключении и возможности управлять им. Это один из основных элементов, задающих регулировку параметров, но в то же время самый сложный по исполнению за счет наличия обмотки.

    Намотанный вручную трансформатор в 100 витков

    Техника безопасности

    Все процедуры должны производиться только при отключенном электропитании. Каждую деталь желательно измерить заранее, чтобы во время включения она не сломалась из-за перенапряжения. Во время работы следует соблюдать основные правила электробезопасности.

    Сварочный инвертор своими руками – как сделать такой аппарат?

    Если человек умеет пользоваться паяльником и на достаточном уровне разбирается в современной электротехнике, он способен сделать сварочный инвертор своими руками, сэкономив тем самым немалые деньги, которые пришлось бы потратить на приобретение заводского агрегата.

    1 Каким требованиям должен соответствовать самодельный инвертор?

    Сварочный аппарат инверторного типа, как известно, представляет собой блок питания высокой мощности, который может функционировать в режиме формирования на выходе дугового заряда, а затем и поддержания последнего в горящем состоянии. Указанный режим является тяжелым, поэтому далеко не каждый силовой модуль в состоянии работать в нем. В тот момент, когда сварщик “чиркает” концом стержня по свариваемому изделию, в сварочной цепи фиксируется короткое замыкание.

    Именно данное явление считается наиболее критическим для блока питания (для того, чтобы произошел достаточный разогрев электрода и его последующее расплавление, необходимо затратить очень много энергии). По этой причине, если вы планируете сделать сварочный инвертор своими руками, следует позаботиться о том, чтобы его модуль питания располагал достаточным запасом мощности. В противном случае самодельный аппарат просто-напросто не сможет поджечь дугу, необходимую для выполнения сварки.

    Большинство электродов сечением до четырех миллиметров демонстрируют стабильное горение при силе тока в районе 120–130 ампер. Но вот зажечь их на подобном токе будет нереально, а значит, нужно предусмотреть такую мощность блока питания, чтобы он без проблем выдавал 180–190 ампер.

    Другой момент. Вольт-амперный показатель (его обычно называют характеристикой дуги) при стандартных климатических условиях описывается падающим видом. Это означает, что напряжение будет иметь тем меньшую величину, чем более высокая сила тока присутствует в электродуге. Приведенное утверждение верно для токов не выше 80 ампер. Лишь при более высоких показателях силы тока наблюдается стабилизация электрической дуги (при повышении тока напряжение не изменяется).

    Варить металлические изделия нестабильной дугой не имеет никакого смысла. Качественного сварного соединения вы никогда не получите. Вместо этого на металле стопроцентно будут прожоги, непровары, да и сам шов будет характеризоваться высокой пористостью и минимальной надежностью.

    Блок питания самодельного сварочного агрегата обязан отвечать следующим требованиям:

    • наличие полной развязки (гальванической) от 220-вольтной бытовой электрической сети;
    • максимально плавная настройка тока на выходе;
    • мощность от 5 киловатт (если вы хотите, чтобы аппарат работал с коэффициентом полезного действия не менее 80 процентов);
    • наличие системы, которая предохраняет агрегат при залипании сварочного стержня от перегрузок;
    • напряжение (выходное) холостого хода должно быть 45 вольт и более.

    Кроме того, желательно устанавливать на инвертор систему, которая облегчает розжиг электродуги на небольших по величине токах. Разобравшись с “теорией”, можно переходить к самостоятельному изготовлению инверторной установки для сварки. Сразу же скажем, что в нашей статье будут содержаться общие советы по данному процессу, которые помогут вам своими руками собрать эффективный аппарат для сварки. Если же вас интересуют конкретные электрические схемы инверторного агрегата, их лучше поискать в специализированной литературе.

    2 Как выполнить обмотку сварочного трансформатора?

    Обмотку можно делать из ПЭВ-провода с большим числом отдельных жил общим сечением около 0,7 миллиметра. Данный вариант простой, но не самый лучший. Дело в том, что между жилами имеются воздушные зазоры, которые снижают площадь сечения примерно на треть. Подобной проблемы не наблюдается тогда, когда намотка осуществляется при помощи жестяных медных полосок толщиной порядка 0,3 миллиметров.

    Применять следует именно тонкие полоски, чтобы избежать так называемого “эффекта Skin”. При появлении этого эффекта образуется чрезмерный нагрев трансформаторного устройства и выход его из строя из-за того, что большие по толщине полосы сформируют такую сердцевину, которая просто-напросто не будет функционировать. Термопрослойку лучше всего изготавливать из бумаги, закладываемой в ксерокс, либо из той, которая используется на кассовых установках.

    Второй вариант предпочтительнее, так как “кассовая” бумага имеет большую длину, что упрощает ее намотку. Кроме того, она не рвется за счет своих достаточно высоких механических свойств. Выполнять вторичную обмотку желательно также из медных полосок. Друг от друга их обычно отделяют при помощи прослойки из фторопласта. После намотки “вторички” не забудьте уложить термическую прослойку (опять же таки из указанной выше бумаги).

    Трансформаторное устройство, которое во время использования инвертора будет активно нагреваться, следует в обязательном порядке оснастить вентиляторами. Подойдут 0,15-амперные кулеры, которые стоят в старых компьютерах. При желании разрешается взять и более мощные охлаждающие механизмы, но только в том случае, если вы думаете применять инвертор очень активно.

    Читайте также:  Шина для соединения автоматов в щитке

    Как правило, монтируется шесть кулеров. Причем на обмотку трансформатора необходимо направить половину из них. Не забудьте и об отверстиях, через которые в аппарат будет поступать свежий воздух. Их нужно разместить так, чтобы обеспечить максимальный приток воздуха (оптимально – непосредственно напротив кулеров).

    3 Правильный выбор транзисторов и других элементов электросхемы

    Силовые ключи (именно так называют транзисторы) требуется подбирать максимально грамотно. Ваш аппарат не будет качественно функционировать, если не выполнить данное условие. Чтобы правильно выбрать ключи, нужно рассчитать (приближенно) величину мощности инвертора, который вы хотите получить. Допустим, при 24-вольтном напряжении (усредненная величина, при которой электродуга стабильно горит) вы планируете получить дугу не менее 160 ампер.

    При умножении 160 на 24 у нас выходит показатель мощности (полезной), которую сможет отдавать инверторный самодельный аппарат. В нашем примере – это 3,48 киловатт. Если коэффициент полезного действия будет составлять 85 процентов, транзисторы обязаны суметь пропустить через себя те самые 3,48 киловатт, умноженные на КПД. В итоге получаем финальную величину около 4,5 киловатт. Это число является показателем общности ключей. Зная его, можно определить и показатель силы тока, которую будет выдавать аппарат.

    В тех случаях, когда конструируется сварочный агрегат для подключения к бытовой сети (220 вольт), сила тока будет равняться 20 амперам (разделили 4500 ватт на 220). Как видим, нам понадобятся транзисторы, которые способны обеспечить ампераж в 20 единиц. И ни одного ампера меньше!

    Теперь давайте разберемся с тем, какое напряжение должны иметь силовые ключи. Данный показатель в транзисторной мостовой (стандартной) схеме выбирается на уровне 400 вольт. Некоторые умельцы уверяют, что лучше установить ключи с большим вольтажом (вплоть до 1,2 кВ). Поверьте, делать этого не следует. Добавим, что специалисты практически единодушно советуют покупать транзисторы IGBT. Впрочем, вы можете использовать силовые ключи и других производителей (IR, MOSFET и другие).

    Советы по построению силовой схемы:

    • мост чаще всего монтируется на двух радиаторах;
    • диоды (их выводы) располагают напротив ключей;
    • для минимизации потерь мощности на транзисторах в схему добавляются специальные снабберы с конденсаторами.

    Нужно также позаботиться о снижении резонансных выбросов при работе агрегата. Для этого на плату ставят 10–20 конденсаторов (по 630 В и 0,15 мк каждый).

    4 Правила настройки и регулировки самодельного инвертора

    После того, как вы выполнили все необходимые действия, и собрали сварочный аппарат, необходимо произвести его настройку. Без проведения данного мероприятия пользоваться инвертором нельзя. Настройка включает в себя несколько операций, которые следует осуществлять последовательно. На первом этапе регулировки установки на широтно-импульсный модулятор (иными словами на плату ШИМ) агрегата подают 15 вольт питания. И в это же самое время даем разряд на вентиляторы.

    Указанные действия дают возможность настроить синхронность включения кулеров и проверить их работоспособность. После того, как плата получила питание (через 4–8 секунд), необходимо будет удостовериться в том, что на резисторе срабатывает специальное замыкающее реле. Если все в порядке, приступаем к настройке модулятора, убеждаясь в том, что при срабатывании реле на плате появляются прямоугольные импульсы.

    Следующая стадия настройки и проверки функциональности платы выполняется так: выставляется холостой ход; на мост подается ток силой до 100 мА. Такая проверка элементарна и при этом очень важна, так как она позволяет удостовериться в работоспособности моста.

    Обязательно требуется и регулировка уровня шума, отмечаемого на фазах трансформаторного устройства. В идеале никаких посторонних звуков при работе инвертора на фазах быть не должно. Если вы слышите шумы, вероятнее всего, полярность была установлена неверно. Просто поменяйте ее. Указанную проверку “на шумы” разрешается выполнять посредством любого электроприбора, используемого в быту (например, обычного электрического чайника), который имеет мощность не менее 2,2 кВт.

    Кроме того, нужно проверить точность монтажа фаз трансформатора, вне зависимости от того, по какой схеме выполнялся инверторный аппарат, а также от того, какую именно конструкцию он имеет. Выполняется подобная проверка осциллографом с двумя лучами, которые подсоединяются к первичной и вторичной обмотке. На правильно сделанном инверторе скачки напряжения не могут быть более 330 вольт.

    Напоследок приводим несколько важных советов для тех, кто самостоятельно делает сварочный инвертор:

    • в затворах силовых ключей необходимы специальные стабилитроны с двумя анодами (часто применяются изделия КС213);
    • подключение агрегата к электрической сети следует выполнять проводом диаметром не менее 1,5 миллиметра (лучше взять даже кабель сечением 2–2,5 миллиметра);
    • желательно выполнять парное скручивание кабелей, которые подключаются к затворам транзисторов;
    • параллельно диодам (силовым) всегда требуется монтировать цепочки RC, которые предохраняют указанные элементы от пробоя;
    • на входе инвертора ставится 25-амперный автоматический выключатель;
    • силовые цепи нужно пропаивать, чтобы гарантировать их надежный контакт (при некачественном соединении внутренние узлы инвертора могут в любой момент загореться из-за опасности расплавления силовых цепей).

    Кроме того, обязательно необходимо выполнить изоляцию (от выхода и корпуса) всех высоковольтных цепей агрегата для электродуговой сварки.

    Как сделать сварочный инвертор своими руками

    Среди различных конструкций сварочных аппаратов, становятся очень популярными инверторы, благодаря оптимальным техническим характеристикам. В продаже имеется очень много устройств данного типа, однако для человека, разбирающегося в электротехнике, не составит особого труда сделать себе сварочный инвертор своими руками. Правильная сборка обеспечивает продолжительную и надежную работу таких устройств с любыми электродами, диаметр которых не превышает 4 мм.

    Устройство, принцип работы и схема сварочного инвертора

    Прежде чем приступать к изготовлению инвертора, необходимо изучить его основные технические характеристики. Стандартный аппарат обладает максимальным рабочим током в 220 ампер, током холостого хода – 30 ампер. Режимы работы отображаются с помощью трехзначного индикатора. Питание осуществляется от бытовой электрической сети, напряжением 220 вольт.

    Также у сварочного инвертора имеются функции управления током, отображения токовых и температурных значений на индикаторе. Аппарат обладает горячим стартом, холостым ходом и спящим режимом. Он может автоматически отключаться при залипании электрода.

    Основными конструктивными элементами сварочного инвертора являются блоки питания, выпрямителя и самого инвертора. Принцип работы аппарата, такой же, как у импульсных блоков питания. Трансформация электроэнергии происходит в несколько этапов:

    • Вначале выпрямляется переменный ток 220 В, поступающий из бытовой сети.
    • Далее выпрямленный постоянный ток вновь становится переменным, но с гораздо более высокой частотой.
    • На следующем этапе высокочастотное напряжение понижается.
    • На выходе ток с пониженным напряжением вновь выпрямляется, сохраняя при этом высокую частоту.

    В обычных конструкциях основным элементом сварки является силовой трансформатор высокой мощности. С его помощью производится уменьшение сетевого переменного тока, а вторичная обмотка позволяет получать токи высокой частоты, необходимые для нормальной сварки. Такие аппараты имеют большие габариты и массу.

    Преодолеть эти недостатки стало возможно с появлением сварочного инвертора. Размеры устройства значительно снизились из-за повышения частоты рабочего тока до 80 кГц и выше. Таким образом, габариты и масса устройства уменьшаются пропорционально увеличению рабочей частоты.

    Откуда же берутся высокие частоты при наличии всего 50 Гц в рабочей сети? Они появляются за счет инверторной схемы, в состав которой входят мощные транзисторы с возможностью переключения в диапазоне 60-80 кГц. Для нормального функционирования, им необходима подача постоянного тока, получаемого через выпрямитель. Конструкция выпрямителя включает в себя диодный мост и сглаживающие фильтры.

    С помощью выпрямителя становится возможным получение постоянного тока, напряжением 220 вольт. Сами инверторные транзисторы соединяются с трансформатором, понижающим напряжение. Поскольку транзисторы переключаются с высокой частотой, то и работа трансформатора осуществляется на аналогичных частотах.

    Намотка проводников трансформатора

    Для намотки трансформатора используется не провод, а медная жесть, ширина которой составляет 40 мм, толщина – 0,3 мм. Она обертывается в термобумагу, толщиной 0,05 мм, применяемую в кассовых аппаратах. Такая бумага обладает повышенной прочностью и не рвется. Обычный проводник не подходит в связи с работой трансформатора на токах высокой частоты. В процессе эксплуатации происходит вытеснение этих токов на поверхность толстого провода, а середина остается не задействованной. В результате, возникает сильный нагрев, известный как Скин-эффект.

    Преодолеть негативное действие такого эффекта возможно только с помощью проводника с большой площадью поверхности. Это качество в полной мере соответствует тонкой медной жести. Для вторичной обмотки используется три слоя этого материала, разделяемые тонкой фторопластовой пленкой. Все слои обернуты термобумагой, которая темнеет при нагревании, но это никак не влияет на ее свойства.

    Вместо медных жестяных пластин допускается использование в качестве обмотки, провода ПЭВ, сечение которого составляет 0,5-0,7 мм. Данный проводник состоит из множества жил, образующих между собой воздушные зазоры. В результате, замедляется теплообмен, а общая площадь сечения проводов уменьшается на 30% по сравнению с медными пластинами.

    Все рекомендации обязательны к исполнению, поскольку нагревается не ферритовый сердечник, а обмотка. Поэтому в процессе работы для всей конструкции предусмотрен обдув вентилятором внутри корпуса греющихся деталей.

    Другие конструктивные элементы

    При самостоятельной сборке сварочного инвертора в качестве охлаждающих элементов могут использоваться радиаторы с вентиляторами, которые применялись в компьютерах старых моделей. Для силового моста потребуется два таких радиатора. Один из них задействован на верхней, а другой – на нижней части моста. Эти радиаторы соединяются с диодами моста HFA30 и HFA25 с использованием слюдяной прокладки. Для диодов IRG4PC50W вместо прокладки используется специальная теплопроводящая паста КТП8.

    Диодные и транзисторные выводы прикручиваются на каждом радиаторе, навстречу друг другу. Между ними вставляется плата, соединяющая детали моста с цепью питания 300 В. На нее припаиваются конденсаторы в количестве от 12 до 14 штук, емкостью 0,15 мкф, рассчитанные на 630 В. Данные элементы, обеспечивают уход трансформаторных выбросов в цепь питания. В результате, происходит ликвидация резонансных выбросов тока, поступающих от силовых ключей трансформатора. Оставшиеся части моста соединяются между собой с помощью коротких проводников.

    В схеме инвертора имеются снабберы с конденсаторами хорошего качества С15 или С16. Они осуществляют глушение резонансных выбросов трансформатора, значительно снижают потери IGBT при его выключении.

    Настройка систем инвертора

    После сборки необходимо правильно настроить все системы сварочного инвертора. В первую очередь необходимо подать напряжение 15 В на ШИМ и на один из вентиляторов. Это делается с целью разрядки емкости С6 осуществляющей контроль над временем срабатывания реле. С помощью реле замыкается резистор, который после зарядки конденсаторов снижает всплески тока после включения аппарата в сеть, напряжением 220 В.

    Далее, через несколько секунд после подачи питания на ШИМ проверяется срабатывание реле, с помощью которого замыкается резистор. После срабатывания обоих реле выполняется проверка платы ШИМ на наличие прямоугольных импульсов, поступающих к оптронам.

    Правильная работа моста определяется путем подачи на него питания 15 В. При этом потребляемый ток на холостом ходу не должен быть больше 100 мА. Для определения правильного распределения фаз в обмотках силового трансформатора используется двухлучевой осциллограф. Один луч охватывает первичную обмотку, а другой вторичную. В результате, получаются одинаковые фазы импульсов, однако напряжение в обмотках будет разным.

    Когда уже собран сварочный инвертор, на мост подается питание через силовые конденсаторы и лампочку, мощностью 150-200 Вт с напряжением 220 В. Частота ШИМ предварительно устанавливается в размере 55 кГц. Далее осциллограф подключается к коллектору эмиттера нижнего транзистора IGBT. После этого нужно понаблюдать за формой сигнала, с целью исключения всплесков напряжения более 330 вольт.

    Ремонт сварочного инвертора

    Схема сварочного инвертора

    Принцип работы сварочного инвертора

    Рейтинг сварочных инверторов

    Какой сварочный инвертор лучше выбрать для дома и дачи

    Индукционный нагреватель из сварочного инвертора

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...
    ×
    ×
    Adblock
    detector