Зварювальний інвертор своїми руками: схема та збирання инверторной зварювання

1. Характеристики саморобного інвертора і матеріали для його збірки
2. Блок живлення
3. силовий блок
4. інверторний блок
5. Система охолодження
6. Збірка інвертора своїми руками
7. Діагностика саморобного інвертора і його підготовка до роботи
8. Обслуговування саморобного зварювального інвертора

Наши партнеры ArtmMisto

Виготовити зварювальний інвертор своїми руками, навіть не володіючи глибокими знаннями в електроніці та електротехніці, цілком можливо, головне - строго дотримуватися схеми і постаратися добре розібратися в тому, за яким принципом працює такий пристрій. Якщо зробити інвертор, технічні характеристики і ККД якого будуть мало відрізнятися від аналогічних параметрів серійних моделей, можна заощадити пристойну суму.

Саморобний зварювальний інвертор

Не слід думати, що саморобний апарат не дасть вам можливості ефективно проводити зварювальні роботи. Такий пристрій, навіть зібране за простою схемою, дозволить вам виконувати зварювання електродами діаметром 3-5 мм і на довжині дуги, що дорівнює 10 мм.

Характеристики саморобного інвертора і матеріали для його збірки

Зібравши зварювальний інвертор своїми руками за досить простою електричній схемі, ви отримаєте ефективний пристрій, що володіє наступними технічними характеристиками:

• величина споживаного напруги - 220 В;
• сила струму, що надходить на вхід апарату, - 32 А;
• сила струму, який формується на виході пристрою, - 250 А.

схема зварювального апарату інверторного типу з такими характеристиками включає наступні елементи:

• блок живлення;
• драйвери силових ключів;
• силовий блок.

Перш ніж почати збирати саморобний інвертор, треба підготувати робочі інструменти і елементи для створення електронних схем. Так, вам знадобляться:

• набір викруток;
• паяльник для з'єднання елементів електронних схем;
• ніж;
• ножівка для роботи по металу;
• різьбові кріпильні елементи;
• листовий метал невеликої товщини:
• елементи, з яких будуть формуватися електронні схеми;
• мідні дроти і смуги - для намотування трансформаторів;
• термопапір від касового апарату;
• склотканина;
• текстоліт;
• слюда.

Для домашнього використання найчастіше збирають інвертори, що працюють від стандартної електричної мережі з напругою 220 В. Однак при необхідності можна зробити пристрій, який буде працювати від трифазної електричної мережі з напругою 380 В. Такі інвертори мають свої переваги, найбільш важливим з яких є більш високий ККД, порівняно з однофазними апаратами.

Блок живлення

Одним з найважливіших елементів блоку живлення зварювального інвертора є трансформатор, який мотається на феррите Ш7х7 або 8х8. Це пристрій, що забезпечує подачу стабільного напруги, формується з 4 обмоток:

• первинної (100 витків дроту ПЕВ діаметром 0,3 мм);
• першій вторинної (15 витків дроту ПЕВ діаметром 1 мм);
• другий вторинної (15 витків дроту ПЕВ діаметром 0,2 мм);
• третьої вторинної (20 витків дроту ПЕВ діаметром 0,3 мм).

Щоб мінімізувати негативний вплив перепадів напруги, регулярно виникають в електричній мережі, намотування обмоток трансформатора слід виконувати по всій ширині каркаса.

Процес намотування силового трансформатора

Після виконання первинної обмотки та ізоляції її поверхні за допомогою склотканини, на неї намотують шар екрануючого проводу, витки якого повинні її повністю перекривати. Витки екрануючого проводу (він повинен мати такий же діаметр, як і провід первинної обмотки) виконуються в тому ж напрямку. Таке правило актуально і для всіх інших обмоток, що формуються на каркасі трансформатора. Поверхні всіх обмоток, намотуваних на каркас трансформатора, також ізолюються одна від одної за допомогою склотканини або звичайного малярного скотча.

Щоб величина напруги, що надходить від блоку живлення на реле, перебувала в межах 20-25 В, необхідно підібрати резистори для електронної схеми. Основною функцією блоку живлення зварювального інвертора є перетворення змінного струму в постійний. Для цих цілей в блоці живлення використовуються діоди, зібрані за схемою «косого моста».

Схема блоку живлення інвертора (натисніть для збільшення)

В процесі роботи діоди такого моста сильно нагріваються, тому їх обов'язково треба монтувати на радіаторах, в якості яких можна використовувати охолоджуючі елементи від старих комп'ютерів. Для монтажу діодного моста необхідно використовувати два радіатора: верхня частина моста через слюдяну прокладку кріпиться до одного радіатора, нижня через шар термопасти - до другого.

Висновки діодів, з яких сформований міст, повинні бути спрямовані в ту ж сторону, що і висновки транзисторів, за допомогою яких постійний струм буде перетворюватися в високочастотний змінний. Провід, що з'єднують ці висновки, повинні бути не довше 15 см. Між блоком живлення і інверторним блоком, основу якого і складають транзистори, розташовується лист металу, що прикріплюється до корпусу апарата за допомогою зварювання.

Закріплення діодів на радіаторі

силовий блок

Основою силового блоку зварювального інвертора є трансформатор, за рахунок якого знижується величина напруги високочастотного струму, а його сила - збільшується. Для того щоб зробити трансформатор для такого блоку, необхідно підібрати два сердечника Ш20х208 2000 нм. Для забезпечення зазору між ними можна використовувати газетний папір.

Обмотки такого трансформатора виконуються не з дроту, а з мідної смуги товщиною 0,25 мм і шириною 40 мм.

Кожен її шар для забезпечення термоізоляції обмотується стрічкою від касового апарату, яка демонструє хорошу зносостійкість. Вторинна обмотка трансформатора формується з трьох шарів мідних смуг, які ізолюються між собою за допомогою фторопластовою стрічки. Характеристики обмоток трансформатора повинні відповідати наступним параметрам: 12 витків х 4 витка, 10 кв. мм х 30 кв. мм.

Багато хто намагається зробити обмотки понижувального трансформатора з товстого мідного дроту, але це невірне рішення. Такий трансформатор працює на токах високої частоти, які витісняються на поверхню провідника, не нагріваючи його внутрішню частину. Саме тому для формування обмоток оптимальним варіантом є провідник з великою площею поверхні, тобто широка мідна смуга.

Саморобний вихідний дросель інвертора

В якості термоізоляційного матеріалу можна використовувати і звичайний папір, але вона менш ізносоустойчива, ніж стрічка від касового апарату. Від підвищеної температури така стрічка потемніє, але її зносостійкість від цього не постраждає.

Трансформатор силового блоку в процесі своєї роботи буде сильно нагріватися, тому для його примусового охолодження необхідно використовувати кулер, в якості якого може бути застосоване пристрій, раніше використовувалося в системному блоці комп'ютера.

інверторний блок

Навіть простий зварювальний інвертор повинен виконувати свою основну функцію - перетворювати постійний струм, сформований випрямлячем такого апарату, в змінний струм високої частоти. Для вирішення цього завдання застосовуються силові транзистори, що відкриваються і закриваються з високою частотою.

Принципова схема инверторного блоку (натисніть для збільшення)

Інверторний блок апарату, який відповідає за перетворення постійного струму в високочастотний змінний, краще збирати на основі не одного потужного транзистора, а кількох менш потужних. Таке конструктивне рішення дозволить стабілізувати частоту струму, а також мінімізувати шумові ефекти при виконанні зварювальних робіт.

В електронній схемою зварювального інвертора також присутні конденсатори, з'єднані послідовно. Вони необхідні для вирішення двох основних завдань:

• мінімізації резонансних викидів трансформатора;
• зниження втрат в транзисторному блоці, що виникають при його виключенні і обумовлених тим, що транзистори відкриваються набагато швидше, ніж закриваються (в цей момент і можуть виникати втрати струму, супроводжувані нагріванням ключів транзисторного блоку).

Зібрана електронна частина інвертора

Система охолодження

Силові елементи схеми саморобного зварювального інвертора сильно нагріваються в процесі роботи, що може привести до їх виходу з ладу. Щоб цього не сталося, крім радіаторів, на яких монтують найбільш нагріваються блоки, необхідно використовувати вентилятори, що відповідають за охолодження.

Якщо у вас є в наявності потужний вентилятор, можна обійтися і їм одним, направивши потік повітря від нього на понижуючий силовий трансформатор. Якщо ж ви використовуєте малопотужні вентилятори від старих комп'ютерів, їх буде потрібно близько шести штук. Одночасно три таких вентилятора слід встановити поруч з силовим трансформатором, направивши потік повітря від них на нього.

Потужний вентилятор забезпечить гарне охолодження елементів пристрою

Для запобігання перегріву саморобного зварювального інвертора слід також використовувати термодатчик, встановивши його на самий нагрівається радіатор. Такий датчик в разі досягнення радіатором критичної температури відключить надходження електричного струму на нього.
Щоб система вентиляції інвертора працювала ефективно, в його корпусі повинні бути присутніми правильно виконані Забірники повітря. Грати таких Забірники, через які всередину пристрою будуть надходити потоки повітря, не повинні нічим перекриватися.

Збірка інвертора своїми руками

Для саморобного инверторного пристрою необхідно підібрати надійний корпус або зробити його самостійно, використовуючи для цього листовий метал товщиною не менше 4 мм. В якості підстави, на якому буде змонтований трансформатор зварювального інвертора, можна використовувати лист гетинакса товщиною не менше 0,5 см. Сам трансформатор кріпиться на такій підставі за допомогою скоб, які можна виготовити своїми руками з мідного дроту діаметром 3 мм.

Розсувний корпус заводського виготовлення

Для створення електронних плат пристрою можна використовувати фольгований текстоліт товщиною 0,5-1 мм. При монтажі магнитопроводов, які в процесі роботи будуть нагріватися, треба передбачати зазори між ними, необхідні для вільної циркуляції повітря.

Для автоматичного управління роботою зварювального інвертора вам потрібно придбати і встановити в нього ШІМ-контролер, який буде відповідати за стабілізацію сили зварювального струму і величини напруги. Щоб вам було зручно працювати з вашим саморобним апаратом, в лицьовій частині його корпусу необхідно змонтувати органи управління. До таких органів належать тумблер включення пристрою, ручка змінного резистора, за допомогою якої регулюється зварювальний струм, а також затискачі для кабелів і сигнальні світлодіоди.

Приклад компонування передньої панелі інвертора

Діагностика саморобного інвертора і його підготовка до роботи

зробити інверторний зварювальний апарат - це половина справи. Не менш важливим завданням є його підготовка до роботи, в процесі якої перевіряється коректність функціонування всіх елементів, а також їх налаштування.

Перше, що потрібно зробити при перевірці саморобного зварювального інвертора, - це подати напругу 15 В на ШІМ-контролер і один з вентиляторів, що охолоджують. Це дозволить одночасно перевірити працездатність контролера і уникнути його перегріву в процесі виконання такої перевірки.

Перевірка вихідної напруги тестером

Після того як конденсатори апарату зарядилися, до електричного живлення підключають реле, яке відповідає за замикання резистора. Якщо подати на резистор напруга безпосередньо, минаючи реле, може статися вибух. Після того як реле спрацює, що має відбутися протягом 2-10 секунд після подачі напруги на ШІМ-контролер, необхідно перевірити, чи відбулося замикання резистора.

Коли реле електронної схеми спрацюють, на платі ШІМ повинні сформуватися прямокутні імпульси, що надходять до оптронів. Це можна перевірити, використовуючи осцилограф. Правильність складання діодного моста пристрої також необхідно перевірити, для цього на нього подають напругу 15 В (сила струму при цьому не повинна перевищувати 100 мА).

Фази трансформатора при складанні пристрою могли бути належним чином під'єднаний, що може привести до некоректної роботи інвертора і виникненню сильних шумів. Щоб цього не сталося, чи правильно підключено фаз необхідно перевірити, для цього використовується двопроменевий осцилограф. Один промінь приладу підключається до первинної обмотці, другий - до вторинної. Фази імпульсів, якщо обмотки підключені правильно, повинні бути однаковими.

Використання осцилографа для діагностики інвертора

Правильність виготовлення і підключення трансформатора перевіряється за допомогою осцилографа і підключення до діодному мосту електричних приладів з різним опором. Орієнтуючись на шуми трансформатора і показання осцилографа, роблять висновок про те, що необхідно доопрацювати в електронній схемі саморобного инверторного апарату.

Щоб перевірити, скільки можна безперервно працювати на саморобному инверторе, необхідно почати його тестувати з 10 секунд. Якщо при роботі такої тривалості радіатори пристрою не нагрілися, можна збільшити період до 20 секунд. Якщо і такий часовий проміжок не позначився негативно на стані інвертора, можна збільшити тривалість роботи зварювального апарату до 1 хвилини.

Обслуговування саморобного зварювального інвертора

Щоб інверторний апарат служив тривалий час, його необхідно правильно обслуговувати.

У тому випадку, якщо ваш інвертор перестав працювати, необхідно відкрити його кришку і продути нутрощі пилососом. Ті місця, де залишилася пил, можна ретельно почистити за допомогою пензлика і сухої ганчірки.

Перше, що необхідно зробити, проводячи діагностику зварювального інвертора, - це перевірити надходження напруги на його вхід. Якщо напруга не надходить, слід продіагностувати працездатність блоку живлення. Проблема в цій ситуації також може полягати в тому, що згоріли запобіжники зварювального апарату. Ще одним слабкою ланкою інвертора є температурний датчик, який в разі поломки підлягає не ремонту, а заміні.

Часто виходить з ладу термодатчик, що знаходиться зазвичай на діодному блоці або дроселі

При виконанні діагностики необхідно звертати увагу на якість з'єднань електронних компонентів апарату. Визначити неякісно виконані з'єднання можна візуально або за допомогою тестера. Якщо такі сполуки виявлені, їх необхідно виправити, щоб не зіткнутися в подальшому з перегрівом і виходом з ладу зварювального інвертора.

Тільки в тому випадку, якщо ви приділяєте належну увагу питанням обслуговування инверторного пристрою, можна розраховувати на те, що воно прослужить вам довгий час і дасть можливість виконувати зварювальні роботи максимально ефективно і якісно.