Сварочный инвертор своими руками: схема самодельной инверторной сварки и как сделать аппарат?

Подготовка к сборке сварочного аппарата

Схема блока питания сварочного аппарата инвертора.

Для сборки агрегата вам понадобится следующее:

электротехническая сталь;
хлопчатобумажная ткань;
медные провода;
стеклоткань;
текстолит.

Для стабилизации напряжения обмотки должны быть выполнены по всей ширине каркаса. Всего в конструкции рассматриваемого сварочного аппарата инвертора будет 4 обмотки:

первичная — состоит из 100 витков, ПЭВ 0,3 мм;
три вторичные обмотки — одна на 15 витков (ПЭВ 1 мм), другая — тоже из 15 витков (ПЭВ 0,2 мм), третья — из 20 витков (ПЭВ 0,3 мм).

Плата с блоком питания монтируется отдельно. Между ней и силовой частью будет расположен лист металла. Его необходимо электрически прикрепить к корпусу сварочного аппарата инвертора.

Для управления затворками будут использоваться проводники. Их следует припаять на минимальном расстоянии от транзисторов. Они должны попарно скручиваться друг с другом. Сечение особого значения не имеет. Длина же проводников должна быть не более 15 см.

Принципиальная схема инвертора.

Перед сборкой сварочного аппарата инвертора нужно внимательно изучить и разобраться в его принципиальной схеме.

Блок питания рассматриваемого агрегата представляет собой традиционный флайбэк. Первичную обмотку блока нужно будет накрыть экранирующей обмоткой. Она делается из такого же провода. Наложенные витки должны полностью перекрыть первичные и иметь с ними одинаковое направление. Между обмотками устраивается изоляция. Ее можно сделать из лакоткани или малярного скотча.

При настройке блока питания сварочного аппарата вам нужно подобрать такое сопротивление, чтобы напряжение, подаваемое на питание реле, составляло 20-25 В. Подберите надежные и мощные радиаторные элементы для входных выпрямителей. Для этой цели отлично подходят модели, которые использовались в старых компьютерах. Их можно недорого купить на радиорынке.

Схема управления включает всего 1 термический датчик. Он будет размещен внутри корпуса радиатора. На том же радиорынке следует купить ШИМ-контроллер для блока управления. Через его канал регулирования будет осуществляться стабилизация тока в дуге. При помощи конденсатора будет определяться напряжение ШИМ. От самого же напряжения зависит сила тока сварки.

Создание механизма подачи проволоки

Этот блок нужен для равномерного введения расходного материала в сварочную ванну. Проволоку подбирают с учетом типа соединяемых металлов, результата работ. Механизм подачи должен адаптироваться под любые виды и размеры расходного материала. Готовое устройство приобретают в магазине электротоваров.

Допускается изготовление узла своими руками из таких подручных средств:

мотора от автомобильных «дворников»;
прижимного вала с пружиной;
3 подшипников;
металлических пластин шириной 1 см.

Все детали устанавливают на текстолитовую подставку толщиной 5 мм. Проволоку вставляют между валом и подшипником. Место вывода присадочного материала сопоставляют с креплением конца шлага, используемого для впуска газа.

Провод накручивают на катушку равномерно, от этого зависит прочность сварных соединений. Катушку устанавливают на опору и закрепляют. При работе проволока разматывается и поступает в шов. Такой механизм облегчает и ускоряет процесс сварки.

Уменьшение количества витков

Чтобы сварочный инвертор, своими руками созданный, нормально работал, нужно уменьшить напряжение (так как трансформатор микроволновки дает свыше двух тысяч вольт) и нарастить значение тока.

С этой целью вторичная обмотка перематывается другим проводом, который покрыт эмалью. Для этого аккуратно разрезается и удаляется старая обмотка. Число витков и сечение нового провода зависят от применяемого трансформатора. Но подсчитать его не составит никакого труда. Любой учебник физики сможет в этом помочь. Как вариант — воспользоваться онлайн-калькулятором. По окончании работы новую обмотку покрывают специальным токоизоляционным лаком.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться. Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт. Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм². Варить придется с соблюдением мер защиты при работе в электроустановках до 1000 вольт: резиновые боты, перчатки, ограждение рабочего места, и прочее.

Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.

Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.

Оптимальное значение напряжения — 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?

Корпус

Когда главный элемент инвертора своими руками создан, можно заняться изготовлением корпуса. Ориентироваться можно на ширину трансформатора, чтобы он свободно помещался внутри. От его размеров стоит рассчитать еще 70% требуемого места под остальные детали. Защитный кожух можно собрать из листа стали 0.5 — 1.0 мм. Углы можно соединить сваркой, болтами, или сделать цельными стороны на гибочном станке (что потребует дополнительных расходов). Понадобится предусмотреть ручку или крепление под ремень для переноса инвертора.

Создавая корпус стоит предусмотреть легкую разборку и доступ к основным элементам в случае ремонта. Необходимо сделать отверстия на лицевой стороне под:

переключатели силы тока;
кнопку питания;
световые диоды, сигнализирующие о включении;
разъемы под кабеля.

Магазинные сварочные инверторы красятся порошковым покрытием. В домашнем производстве подойдет обычная краска. Традиционными цветами для сварочных аппаратов являются красный, оранжевый и синий.

Что необходимо для изготовления?

Трансформатор от обычной микроволновой печи прекрасно подойдет для того, чтобы изготовить простой сварочный инвертор своими руками. Он состоит из катушек, железа, эмали и медного провода.

Катушки используются первичной и вторичной обмотки, а покрытый эмалью медный провод намотан на железную сердцевину.

В каждой катушке есть свое количество витков. Первичная обмотка необходима для работы электрической сети, а во вторичной, благодаря индукции, происходит образование тока.

Ток может достигать ста тридцати ампер, но на первичной обмотке будет всего двадцать ампер. Для хорошего сварочного соединения требуются электроды не более трех миллиметров в диаметре. Такой аппарат может выполнять сварку при обратной полярности.

Разновидности сварки

Сначала нужно понять, для какой сварки делаем аппарат. Различают следующие виды сварки:

Электродуговая;
Микродуговая;
Точечная импульсная (контактная);
Газовая.

Электродуговая сварка

При ней используется промышленная частота 50-60 герц, а также постоянный ток в 200 ампер. Можно сварить забор, гараж и другие достаточно серьёзные конструкции.

Используется при изготовлении продукции из стального листа тонкой толщины.

Газовая сварка

Является настолько серьёзным процессом, что такой аппарат нет смысла изготавливать дома. Проще и дешевле его купить. Тем более, что газовые баллоны к ней сделать дома невозможно.

Инверторный блок

Любой инвертор должен преобразовывать постоянный ток. Для выполнения этой функции используются открывающие и закрывающие трансформаторы с высокой частотой.

Вот схема этого блока:

Схема этого блока не так проста, как предыдущая. А всё из-за того, что эту часть стоит собирать на основе нескольких мощных трансформаторов. Это позволит сбалансировать частоту, а также значительно снизит уровень шума при сварочных работах.

Чтобы свести к минимуму резонансные выбросы трансформатора и снизить потери в транзисторном блоке, в эту схему добавлены соединённые последовательно конденсаторы.

Самодельный сварочный аппарат

Собрать инвертор для сварки просто, так как существует множество схем. Возможно сделать сварку из блока питания компьютера, сбить для него ящик, но получится сварочник низкой мощности. Подробно о создании простого инвертора из компьютерного БП для сварки можно ознакомиться в интернете. Огромной популярностью пользуется инвертор для сварки на ШИМ — контроллере типа UC3845. Микросхема прошивается при помощи программатора, который можно приобрести только в специализированном магазине.

Для прошивки нужно знать основы языка «С ++», кроме того, возможно скачать или заказать уже готовый программный код. Перед сборкой нужно определиться с основными параметрами сварочника: максимально допустимый ток питания составляет не более 35 А. При токе сварки равной, 280 А, U питающей сети составляет 220 В. Если проанализировать параметры, можно сделать вывод о том, что эта модель по характеристикам превышает некоторые заводские модели. Для сборки инвертора следует руководствоваться блок-схемой на рисунке 1.

Схема БП является несложной, и собрать ее достаточно просто (схема 1). Перед сборкой нужно определиться с трансформатором и найти подходящий корпус для инвертора. Для изготовления БП- инвертора нужен трансформатор. .

Этот трансформатор собирается на основе ферритового сердечника Ш7х7 или Ш8х8 с первичной обмоткой провода диаметром (d) 0,25..0,35 мм, количество витков 100. Несколько вторичных обмоток трансформатора должны иметь следующие параметры:

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

Перед намоткой нужно ознакомиться с основными правилами намотки трансформаторов.

Схема 1 — Схема блока питания инвертора

Навесным монтажом детали желательно не соединять, а сделать для этих целей печатную плату. Существует много способов изготовления печатной платы, но следует остановиться на простом варианте — лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). Основные этапы изготовления печатной платы:

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

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

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

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

Схемы других моделей

Как ранее было отмечено, практически все инверторы работают по схожему принципу, и создаваемые схемы могут отличаться несущественно. Все сварочные аппараты делятся на несколько основных групп:

Для проведения электродуговой сварки при применении покрытых специальным составом электродов применяется оборудование типа ММА. Подобная схема характеризуется высокой эффективность, а конструкция имеет небольшой вес.
Для применения тугоплавких электродов применяется сварочное оборудование типа ММА+TIG. Они могут работать в среде инертных газов.
На производственных линиях встречаются агрегаты с полуавтоматической подачей прутка. В этом случае работа, как правило, проводится в среде инертных газов или в специальных ванночках.
При кузнечном или прочем ремонте используется точечная сварка.

Модель ARC 160, схема которой довольно сложна, может применяться для проведения самых различных работ. В отличии от arc 140, схема новой модели лишена основных недостатков.

Вариант исполнения торус 250 состоит из следующих элементов:

Генератора тактового типа, построенного на микросхеме TL Стоит учитывать, что схема мощного инвертора не предусматривает использование ШИМ, но в микросхеме есть два компаратора с датчиками тепловой защиты.
Система защиты и регулировочный модуль выполнены на основе LM Датчик, определяющий параметры тока, помещен на ферритовом кольце с обмоткой.
В схему включается также два выходных драйвера, построенные на IR

Ремонт Торус 250 следует проводить с открытия конструкции и визуального осмотра основных элементов. В рассматриваемом случае они следующие:

Выпрямитель выходного типа представлен отдельной платой, на которой размещается два радиатора. Они служат в качестве основания для размещения диодных сборок. Также в модуль входит один трансформатор и дроссель. Количество элементов в выходном выпрямителе во многом зависит от конкретной сборки.
Модуль ключей представлен четырьмя транзисторами в каждой из четырех групп. Для того чтобы снизить степень нагрева все они размещаются на отдельных радиаторах, которые изолированы специальными прокладками.
В качестве выходного выпрямителя используется мощный диодный мост. В рассматриваемом случае он расположен в нижней части конструкции. На этой модели устанавливается крайне надежный и практичный мост, который сложно спалить при исправной работе системы охлаждения.
Микросхема управления является основным элементом конструкции. Как правило, от правильности его работы зависит долговечность всего аппарата. Самостоятельно проверить блок можно только при наличии специального осциллографа и соответствующих навыков работы с ним.
Корпус с вентилятором системы охлаждения. Как правило, охлаждающий блок выходит из строя только в случае механического воздействия.

Сварочный инвертор САИ 200, схема которого не существенно отличается от аппаратов схожего типа, применяется для ручной дуговой сварки и наплавки при применении штучных электродов. RDMMA 200 относится к оборудованию нового типа, которое создается без применения трансформаторов. За счет этого возможна более точная и плавная регулировка показателей тока, при работе не появляется сильного шума.

Принципиальная схема сварочного инвертора САИ 200

В заключение отметим, что вышеприведенная информация определяет сложность конструкции сварочных инверторов. При этом производители не распространяют подробные схемы устройств, что усложняет обслуживание и ремонт. Несмотря на применение схожей схемы при создании практически всех инверторов, они существенно отличаются друг от друга. Именно поэтому перед проведением каких-либо работ нужно подробно ознакомиться с конструктивными особенностями устройства.

Схема в корне отличается от устройства его предшественника – сварочного трансформатора. Основой конструкции прежних сварочных аппаратов был трансформатор понижающего типа, что делало их габаритными и тяжелыми. Современные сварочные инверторы благодаря использованию при их производстве передовых разработок – это легкие и компактные устройства, отличающиеся широкими функциональными возможностями.

Основным элементом электрической схемы любого сварочного инвертора является импульсный преобразователь, вырабатывающий ток высокой частоты. Именно благодаря этому использование инвертора дает возможность легко зажигать сварочную дугу и поддерживать ее в стабильном состоянии на всем протяжении сварки. Схема сварочного инвертора в зависимости от модели может иметь определенные особенности, но принцип его работы, который будет рассмотрен ниже, остается неизменным.

Держак для крепления электродов

Как сделать сварку самостоятельно мы уже рассказали, теперь несколько слов об устройстве, в которое вставляются электроды. Простейшее приспособление делается из куска металлической трубы:

берем отрезок длиной не менее 20 см с диаметром 20 мм,
на обоих конца делаются выемки, отступив от края 40 мм, глубина не более 0,5 диаметра трубы,
с одной стороны, вставляем электрод и прижимаем его к трубе приваренным к трубке куском из стали, толщиной не менее 5 мм и снабженным сильной пружиной (по примеру бытовой плойки),
ко второму концу прикрепляется провод от самодельного устройства.

Прежде чем подсоединять провод, надеваем на трубу дюрит (трубка из армированного полимера) с подходящим диаметром, исключающим его проворачивание во время работы.

Варианты конструкции

Существует много разновидностей держателей для электродов, но суть у них одна — надежная фиксация стержня для сварки. К основным типам относятся:

Устаревший вариант закрепления электродов в форме тройника.
Клещи — наиболее популярный вид, т. к. электрод зажимается под нужным углом. Недостатки заключаются в слабой фиксации.
Винтовой способ — обеспечивает прочное зажатие, но смена электродов отнимает больше времени у исполнителя.

Некоторые производители сварочного оборудования соединяют вместе основные виды, например, тип клещи, но электрод вставляется в разные отверстия под определенным углом.

Н. О. Кондратьев, образование: колледж, специальность: сварщик шестого разряда, опыт работы: с 2002 года: «Начинающим сварщикам надо использовать надежные держатели для электродов, чтобы стержень не гулял во время сварки, а жестко сидел в креплении — от этого зависит качество шва».

Потребляемая мощность

В зависимости от того, для каких работ используется инвертор и к какому типу относится, рассчитывается потребляемая мощность агрегата.

Бытовой сварочный, масса которого не превышает 5 кг, работает от однофазной сети переменного тока в 220 вольт. Аппарат рассчитан на время работы до 20 минут на предельной мощности.

Полуавтоматические и автоматические сварочные инверторы имеют в конструкции усиленный трансформатор, микроблок регулировки, дополнительные радиаторы, конденсаторы. Время непрерывной работы 6–8 часов от сети 220–380 Вольт, как от однофазной, так и от трехфазной.

Все характеристики аппарата — потребляемая мощность, ток на выходе, тип сети — указаны на маркировочной пластине аппарата. Для инвертора, который работает от бытовой сети 220 вольт, ток максимальной нагрузки не должен превышать 160 А.

Если подключить профессиональный инвертор с высокими характеристиками потребляемой мощности в бытовую сеть, произойдет либо автоматическое аварийное отключение агрегата, либо короткое замыкание и выгорание контактов розетки.

Во время эксплуатации необходимо отслеживать показатели индикатора защиты от перегрева, индикатор сети, настраивая аппарат через шкалу регулировки сварочного тока. Кнопка реле устанавливается на корпусе инвертора.

Блок питания

Одним из важнейших элементов блока питания сварочного инвертора является трансформатор, который мотается на феррите Ш7х7 или 8х8. Это устройство, обеспечивающее подачу стабильного напряжения, формируется из 4 обмоток:

первичной (100 витков провода ПЭВ диаметром 0,3 мм);
первой вторичной (15 витков провода ПЭВ диаметром 1 мм);
второй вторичной (15 витков провода ПЭВ диаметром 0,2 мм);
третьей вторичной (20 витков провода ПЭВ диаметром 0,3 мм).

Процесс намотки силового трансформатора

После выполнения первичной обмотки и изоляции ее поверхности при помощи стеклоткани, на нее наматывают слой экранирующего провода, витки которого должны ее полностью перекрывать. Витки экранирующего провода (он должен иметь такой же диаметр, как и провод первичной обмотки) выполняются в том же направлении. Такое правило актуально и для всех остальных обмоток, формируемых на каркасе трансформатора. Поверхности всех обмоток, наматываемых на каркас трансформатора, также изолируются друг от друга при помощи стеклоткани или обычного малярного скотча.

Чтобы величина напряжения, поступающего от блока питания на реле, находилась в пределах 20–25 В, необходимо подобрать резисторы для электронной схемы. Основной функцией блока питания сварочного инвертора является преобразование переменного тока в постоянный. Для этих целей в блоке питания используются диоды, собранные по схеме «косого моста».

Схема блока питания инвертора (нажмите для увеличения)

В процессе работы диоды такого моста сильно нагреваются, поэтому их обязательно надо монтировать на радиаторах, в качестве которых можно использовать охлаждающие элементы от старых компьютеров. Для монтажа диодного моста необходимо использовать два радиатора: верхняя часть моста через слюдяную прокладку крепится к одному радиатору, нижняя через слой термопасты – ко второму.

Выводы диодов, из которых сформирован мост, должны быть направлены в ту же сторону, что и выводы транзисторов, при помощи которых постоянный ток будет преобразовываться в высокочастотный переменный. Провода, соединяющие эти выводы, должны быть не длиннее 15 см. Между блоком питания и инверторным блоком, основу которого и составляют транзисторы, располагается лист металла, прикрепляемый к корпусу аппарата при помощи сварки.

Закрепление диодов на радиаторе

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.

Узлы, пригодные к модернизации

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

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

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

Диагностика самодельного инвертора и его подготовка к работе

Собрать самодельный сварочный инвертор не весь процесс

Подготовительный этап также считается важной частью всей работы, где необходимо проверить, правильно ли работают все его системы, и как нужно настроить нужные параметры

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

При полной зарядке конденсаторов в агрегате, подключается к электросети реле, отвечающее за замыкание резисторов. С прямой подачей, без реле, есть риск взрыва аппарата.

При функциональности реле, напряжение в аппарат подается до 10 секунд

Достаточно важно узнать, сколько инвертор может во время сварки функционировать. Для этого он тестируется на протяжении 10 секунд

Если радиатор остается с прежней температурой, то время можно установить до 20 секунд, и т.д. до целой минуты.

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
Потребляемая мощность от сети 220 вольт — не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт — холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
Трансформатор тока — самый ответственный узел

При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать)

Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Принцип работы

Сборка сварочного инвертора своими руками требует тщательной подготовки. Для этого недостаточно знать одно лишь устройство аппарата. Нужно понимать принцип его действия.

Принцип работы инвертора выглядит так. Сначала переменный ток частотой в 50 Гц поступает на выпрямитель прямо из вашей бытовой электросети. Проще говоря, из розетки. Пройдя через выпрямитель, ток сглаживается с помощью фильтра. На выходе мы получаем постоянный ток, который снова преобразовывается в переменный с помощью транзисторов.

Полученный переменный ток обладает слишком высокой частотой, поэтому аппарат понижает ее до необходимого значения, чтобы вы могли получить силу сварочного тока в среднем около 200 Ампер (в зависимости от модели аппарата и его технических характеристик).

Зная это, вы сможете сами собрать сварочный аппарат своими руками в домашних условиях, обладая базовыми знаниями в области электротехники.

Тонкости выполнения аргонной сварки

У технологии аргонной сварки есть свои тонкости. Рассмотрим их.

Аргон и сварочный ток подводят непосредственно к горелке. Второй питающий провод – массу – подсоединяют к свариваемым деталям при помощи пружинного зажима. Электрическая дуга, за счет которой и происходит расплавление кромок свариваемых деталей и присадочной проволоки, горит между вольфрамовым электродом и поверхностями свариваемых деталей. Присадочная проволока, благодаря которой происходит формирование сварного шва, подается непосредственно в зону действия электрической дуги.

Конец вольфрамового электрода для обеспечения стабильного горения дуги необходимо заточить под конус на длину, равную 2 или 3 диаметрам вольфрамового стержня.

Заточка вольфрамового электрода на наждаке с помощью простейшего приспособления

Поскольку потенциал ионизации аргона намного выше, чем у кислорода, азота и металлических паров, для зажигания электрической дуги в его среде необходим источник тока с повышенным значением напряжения холостого хода либо дополнительное устройство, которое называется осциллятор. Такой аппарат, вырабатывающий ток с высокой частотой и повышенным значением напряжения, обеспечивает не только быстрое зажигание дуги, но и ее стабильное горение в процессе выполнения аргонной сварки.

Как известно любому специалисту, формирование сварного шва при выполнении обычной электродуговой сварки осуществляется за счет трех технологических движений, совершаемых электродом: продольного (вдоль оси сварного шва), осевого (вдоль оси электрода) и поперечного (перпендикулярно оси шва). В отличие от данной технологии, аргонную сварку осуществляют только за счет продольного перемещения электрода и присадочной проволоки. Никаких других движений не делают ни при ручной, ни при автоматизированной сварке.

Необходимость строгого соблюдения данного правила объясняется следующим.

Движение вдоль оси электрода не выполняется по той причине, что он не расплавляется в процессе горения сварочной дуги.
Движение в поперечном направлении нельзя выполнять из-за того, что в таком случае из-под защиты аргона будет выведена область выполнения сварки, где присутствует расплавленный металл.

Поскольку электрод и присадочная проволока при аргонной сварке не перемещаются в поперечном направлении, сварной шов получается узким и аккуратным, что хорошо видно по фото таких соединений.

Качественный шов – визитка профессионального сварщика

Подбирая присадочную проволоку для выполнения соединений по данной технологии, очень важно обращать внимание на ее химический состав, который должен соответствовать составу свариваемых деталей. Как уже говорилось выше, зажигать дугу при выполнении аргонной сварки следует на угольной платине, а гасить ее необходимо на некотором расстоянии от соединяемых деталей

Для минимизации разбрызгивания расплавленного металла из зоны сварки присадочный пруток вводят в сварочную ванну очень медленно и плавными движениями

Чтобы обеспечить надежную защиту сварочной зоны от окружающего воздуха, необходимо следить за тем, чтобы электрод и присадочный пруток никогда не выходили из зоны действия защитного газа. Для минимизации разбрызгивания расплавленного металла из зоны сварки присадочный пруток вводят в сварочную ванну очень медленно и плавными движениями.

Выполняя аргонную сварку, необходимо внимательно следить за тем, хорошо ли проплавились кромки соединяемых деталей. Определить это можно по форме ванны расплавленного металла: она должна быть вытянута в сторону выполнения сварки, но ни в коем случае не иметь форму овала или круга.

Если хорошо усвоить всю необходимую теоретическую информацию о технологии аргонной сварки и немного потренироваться, то даже с помощью самодельного сварочного аппарата можно получать качественные, надежные и аккуратные соединения.

Компактный сварочник для проволоки

Если работать с толстыми деталями не придется, можно собрать мини-сварку своими руками. Она используется для пайки проволоки или тонкой жести. В основу агрегата ложится трансформатор от СВЧ-печи или другого бытового прибора. Вторичную обмотку заменяют медной жилой с сечением 2-3 мм². Энергопотребление не должно составлять более 3 кВт. Схема рассчитывается так же, как при изготовлении сварочного трансформатора своими руками. При сборке выпрямителя применяют маломощные диоды.