Arcopallet.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самый простой сварочный инвертор своими руками

Схема сборки сварочного инвертора своими руками

Сварочный инвертор, изготовленный своими руками, по функциональности и производительности ничуть не уступает своему заводскому аналогу. При этом, обойдется совсем недорого. Мы расскажем, как собрать самодельный аппарат пошагово.

Сварочное оборудование инверторного типа используется в мастерской и мобильными бригадами. Отличается малым весом и габаритами, высоким качеством сварного шва. Домашнему мастеру тоже не помешает свой аппарат, покупать который часто не по карману. В таком случае можно собрать сварочный инвертор своими руками. Даже самая простая схема позволит работать электродами диаметром 3–4 мм и использовать аппарат для личных нужд. Согласно описанию ему достаточно питания от бытовой сети 220 В.

Изготовление трансформатора и дросселя

Для работы нам понадобится следующее оборудование:

  1. Ферритовый сердечник.
  2. Каркас для трансформатора.
  3. Медная шина или провод.
  4. Скоба для фиксации двух половинок сердечника.
  5. Термостойкая изоляционная лента.

Для начала нужно запомнить простое правило: обмотки наматываются только на полную ширину каркаса, при такой конструкции трансформатор становится более устойчив к перепадам напряжения и внешним воздействиям.

Качественный импульсный трансформатор наматывается медной шиной или пучком проводов. Алюминиевые провода такого же сечения не способны выдержать достаточно большую плотность тока в инверторе.

В этом варианте исполнения трансформатора, вторичную обмотку нужно наматывать в несколько слоев, по принципу бутерброда. Пучок проводов сечением 2 мм, скрученных вместе, будет служить вторичной обмоткой. Они должны быть изолированы друг от друга, например, лаковым покрытием.

Кольца обмоток

Между первичной и вторичной обмоткой изоляции должно быть в два или три раза больше, чтобы на вторичную обмотку не попало сетевое напряжение, которое в выпрямленном виде составляет 310 вольт. Для этого лучше всего подходит фторопластовая термостойкая изоляция.

Трансформатор можно выполнить и не на стандартном сердечнике, применив для этих целей 5 трансформаторов от строчной развертки неисправных телевизоров, объединенных в один общий сердечник. Так же необходимо помнить и про воздушный зазор между обмотками и сердечником трансформатора, это облегчает его охлаждение.

Важное замечание, бесперебойная работа устройства напрямую зависит не только от величины постоянного тока, но и от толщины провода вторичной обмотки трансформатора. То есть, если намотать обмотку толще, чем 0,5 мм, мы получим скин-эффект, который не очень хорошо сказывается на режиме работы и тепловых характеристиках трансформатора.

Так же на ферритовом сердечнике изготавливается и трансформатор тока, который после будет закреплен на положительном силовом проводе, выводы с этого трансформатора приходят на плату управления для отслеживания и стабилизации выходного тока.

Для уменьшения пульсации на выходе аппарата и меньшему количеству выбросов помех в сеть питания используется дроссель. Его так же наматывают на ферритовом каркасе произвольного исполнения, проводом или шиной, толщина которого соответствует толщине провода вторичной обмотки.

Создание блока питания

Очень важно правильно сделать трансформатор для блока питания. Он будет обеспечивать подачу стабильного напряжения. Трансформатор мотается на феррите шириной 7х7, всего формируется 4 обмотки:

  • первичная (100 витков провода диаметром 0,3 мм)
  • первая вторичной (15; 1 мм)
  • вторая вторичной (15; 0,2 мм)
  • третья вторичной (20; 0,3 мм)

Для начала нужно выполнить первую обмотку и изолировать её стеклотканью. На нее нужно намотать слой экранирующего провода, его витки следует располагать в том же направлении, что и витки самой обмотки.

Таким же образом выполняйте и остальные обмотки, не забывая изолировать их друг от друга.

Главная задача инвертора — преобразовывать переменный ток в постоянный. Для этого используются диоды, установленные по схеме «косого моста» . Также необходимо подобрать подходящие резисторы для электроцепи .

По этой схеме стоит собирать этот блок:

В такой схеме диоды сильно нагреваются, поэтому их просто необходимо монтировать на радиаторах. Как радиаторы можно использовать охлаждающие элементы от различных устройств. Крепите диоды на два радиатора, верхнюю часть через слюдяную прокладку к одному, нижнюю через термопасту ко второму.

Выводы диодов следует направить в ту же сторону, что и выводы транзисторов. Соединяющие их провода должны быть не длиннее пятнадцати сантиметров. С помощью сварки прикрепите на корпус лист металла между блоком питания и инверторным блоком.

Читать еще:  Сборка увлажнителя воздуха своими руками из подручных предметов

Изготовление трансформатора и дросселя

Основной задачей трансформатора является преобразование напряжения высокочастотного тока при достаточной его силе. Сердечники могут быть использованы модели Ш20×208, в количестве двух штук. Зазор между деталями возможно обеспечить своими руками, используя обычную бумагу. Обмотка производится своими руками, медной полосой шириной 40 мм, толщина должна быть не менее 0,2 мм. Теплоизоляция достигается с использованием термоленты кассового устройства, она демонстрирует хорошую износостойкость и прочность.

Как сделать трансформатор для инвертора

Использование медного провода при обмотке сердечника недопустимо, т.к. он вытесняет силу тока на поверхность устройства. Для отвода излишнего тепла используется вентилятор или кулер от компьютерного блока питания, а также радиатор.

Инверторный блок отвечает за пропускную способность электрической дуги путем использования транзисторов и дросселей.

Для стабильного хода процесса сварки рекомендуется использовать несколько транзисторов в параллельной цепи, чем один более мощный элемент.

За счет этого происходит стабилизация тока на выходе, при процессе инверторной сварки своими руками, устройство издает меньше шума.

Конденсаторы, соединённые последовательно отвечают за несколько функций:

  • Резонансные выбросы минимизируются.
  • Потери ампер из-за конструктивных особенностей транзисторов, которые открываются намного быстрее, чем закрываются.

Самодельный трансформатор как основа для инвертора

Трансформаторы сильно нагреваются, за счет большого объема проходящего тока. Для контроля температуры используются радиаторы и вентиляторы. Каждый элемент монтируется на радиаторе из теплоотводящего материала, если имеется возможность установить один мощный кулер, то это сократит время сборки и упростит конструкцию.

Сборка инверторного блока

Чтобы сделать сварочный инвертор своими руками необходимо перейти к следующему этапу – монтажу инверторного блока. Так, как этот узел преобразовывает ток из постоянного в переменный, нужны мощные транзисторы, которые будут то открываться, то закрываться, создавая высокую частоту.

В инструкцию для изготовления простого инвертора можно включить схему инверторного блока.

Есть смысл этот блок монтировать с применением нескольких транзисторов, чтобы частота была более стабильной и при выполнении сварки аппарат меньше гудел.

Схема сварочного инвертора обязательно включает диодный мост. Он отвечает за изменение напряжения в постоянное. Пайка диодов осуществляется по схеме «косого моста». Эти элементы тоже подвержены нагреву, поэтому крепить их следует на радиаторы, которые доступны в старых системных блоках. Для их поиска можно обратиться в ремонтные мастерские по компьютерам.

Два радиатора размещаются по краям диодного моста. Между ними и диодами необходимо установить прокладки из термопласта или другого изолятора. Выводы направляются к контактным проводам транзисторов, которые отвечают за возврат тока в переменный, но с повышенной частотой. Соединенные вместе провода должны иметь длину 150 мм. Трансформатор и диодный мост рекомендуется разделять внутренней перегородкой.

В схеме инвертора обязательно наличие конденсаторов, с последовательным соединением. Они отвечают за уменьшение резонанса трансформатора и минимизацию потерь в транзисторах. Последние открываются быстро, а закрываются медленно. При этом появляются потери тока, которые конденсаторы компенсируют.

Первый этап сборки — намотка трансформатора

Для намотки трансформатора подойдет медная жесть шириной 4см и толщиной 0,3 мм. Медный провод может работать при высоком нагреве. В качестве термопрослойки можно взять бумагу для кассового аппарата. Можно взять бумагу для ксерокса, но она менее прочная и может порваться при намотке.

Лучшим изолятором считается лакоткань. Всегда желателен хотя бы один ее слой для изоляции. В обмотки можно заложить текстолитовые пластины для электробезопасности прибора. Чем лучше изоляция между обмотками, тем выше напряжение. Длина бумажных полосок должна быть такой, чтобы перекрыть периметр обмотки с запасом в конце на 2-3 см.

Использовать толстый провод для намотки нельзя, поскольку инвертор работает на высокочастотных токах. Сердцевина толстого провода будет не задействована, что может привести к перегреву трансформатора. Он не проработает и 5 минут. Чтобы избежать такого «скин»-эффекта, нужно использовать проводник с большей площадью и минимальной толщиной. Такая поверхность хорошо проводит ток и не перегревается.
При повторной обмотке желательно использовать 3 медные полоски, которые нужно отделить друг от друга пластинкой из фторопласта. Все снова нужно обмотать лентой для кассового аппарата в качестве термической прослойки. У данной бумаги есть недостаток – при нагревании она темнеет. Но при всем этом, она не рвется.

Читать еще:  Вентиляция в частном доме: виды, требования, расчет, проектирование, монтаж

Вместо медной жести, можно применить провод ПЭВ до 0.7мм. Он состоит из множества жил, что является его главным преимуществом. Однако этот способ обмотки хуже медного, так как такие провода имеют большие воздушные просеки и плохо стыкуются друг с другом. Уменьшается общая площадь сечения и замедляется теплообмен. При работе с ПЭВ конструкция самодельного сварочного аппарата своими руками может иметь 4 обмотки:

  • первичная, состоящая из ста витков (толщина ПЭВ 0,3мм);
  • три вторичные обмотки: первая включает 15 витков, вторая –15, третья –20.

Трансформатор и весь механизм должны быть оборудованы вентилятором. Подойдет кулер от системного блока силой тока 220 вольт 0.15А или более.

  • 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.

Читать еще:  Как улучшить качество скриншотов

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.

Настраиваем аппарат и подгоняем под стандарт

Самодельный сварочный инвертор своими руками изготовить несложно, самый важный и относительно сложный этап – настройка данного устройства. Для начала нужно подать питание на ШИМ, не меньше и не больше чем 15 В, параллельно подаем еще разряд на кулер, чтобы было охлаждение, проверяем синхронность.

Нужно проверить срабатывания реле замыкания резистора через 2-8 секунд запитывания нашей платы ШИМ. Вместе с тем проверяем саму плату, нужно идентифицировать наличие прямоугольных импульсов после срабатывания реле (к оптронам). Далее подаем питание на мост, таким образом можно будет убедиться в его исправности, проверять лучше при силе тока не более 100 мА, ход выставить холостой.

Устройство и схема сварочного инвертора могут быть разными, но в любом случае следует удостоверится в правильности установки фаз трансформатора. Сделать это можно 2-лучевым осциллографом. Первый луч кидаем на первички, другой на вторичку. Нужно проследить, чтобы напряжение не прыгало выше 330 В на нижнем эмиттере, посмотреть на форму сигнала. Для определения рабочей частоты нашего устройства нужно проделать следующее: понижаем частоту ШИМ до тех пор, пока на нижнем IGBT не будет видно загиб. Это значение отмечаем, записываем, потом делим число на 2, приплюсовываем частоту перенасыщения. Например, при ЧП 30 это будет 30+15=45. Получаем рабочую частоту в 45 кГц.

Если вы сделали инверторный сварочный аппарат своими руками, тогда нужно будет проверить еще наличие шума на фазах трансформатора. Их быть не должно, в ином случае нужно будет еще проверить полярность, так как легко можно ошибиться. Подавать проверочное питание на мост можно через любой бытовой прибор, желательно 2200 Ватт. Идеально подойдет электрический чайник.

Важно: мосты драйвера нужно располагать под радиатором над IGBT, но, ни в коем случае, не ставить их ближе, чем на 3 сантиметра к резисторам. Проводники, которые соединяют оптроны и ШИМ, нельзя располагать неподалеку от источника помех, они должны быть очень короткими.

Теперь инверторная сварка своими руками сделана, далее уже надо будет проводить полевые испытания и согласно полученному результату подкорректировать настройки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector