При наличии свободного времени, нехитрого инструмента и простых материалов, можно изготовить сварочный инвертор своими руками, даже не являясь специалистом в электротехнике и электронике. Главное – на всех этапах изготовления строго соблюдать технологию монтажа, выяснить принцип работы прибора. КПД и параметры самоделки будут примерно соответствовать функциональным показателям изготавливаемых на заводах инверторов, что сохранит деньги в семейном бюджете.
Характеристики и материалы
Для эксплуатации в быту требуются самодельные инверторы, подключаемые к электросети 220 В. Легко собирается и сварочник, питаемый от сети 380 В. Инверторы бытового назначения должны соответствовать таким требованиям:
- напряжение – 220 В,
- сила входного тока на 32 А,
- сила выходного тока на 250 А.
Для сооружения инверторного сварочного аппарата своими руками подготавливаются следующие материалы:
- крепеж,
- металл листовой,
- термобумага (подходит кассовая лента),
- радиодетали для формирования электросхем,
- медные полоски либо провода,
- текстолит,
- слюда,
- стекловолоконная ткань.
Особенности функционирования
Перед сборкой, следует ознакомиться с особенностями работы инвертора, аналогичными функционированию компьютерного блока питания. Функционирование устройства происходит в таком порядке:
- входящее переменное напряжение превращается в постоянное,
- входной ток 50 Гц трансформируется в ток высокой частоты,
- выходное напряжение понижается,
- выходной ток выправляется, поддерживается нужная для сварки частота.
Трансформаторное оборудование отличается габаритностью и тяжестью в связи со следующими особенностями. Дуговая сварка выполняется через силу тока. Вторичная обмотка для ослабления напряжения и усиления тока устраивается из минимального числа оборотов, сечение проводника принимается максимально возможным.
Применение инверторного принципа снижает объем и вес агрегатов на порядок благодаря увеличению частоты до 60-80 кГц.
Для реализации такого преобразования необходимо использование полевых транзисторов, сообщающихся друг с другом именно на такой частоте. Для их питания используется постоянный ток, направляющийся от выпрямителя, роль которого выполняет диодный мост. Для выправления напряжения требуются конденсаторы. От транзисторов ток подается к трансформатору, представляющему собой компактную катушку.
Возможна переделка и доработка в инверторный полуавтомат. Ему присущи схожие с трансформатором характеристики, но масса и габариты его меньше.
Что необходимо для сборки
Схема сварочника с указанными выше параметрами состоит из трех функциональных узлов:
- блока питания,
- драйверов для силовых ключей,
- силового блока.
Перед началом сборки самодельного сварочного инвертора из доступных деталей своими руками подготавливается инструмент:
- отвертки различных размеров и форм,
- паяльник,
- острый нож,
- полотно для резки металла.
Схемы
Для сооружения инвертора принимается одна из следующих схем.
Схемы аналогичны, сборка инвертора на их основе не вызовет затруднений.
Список радиоэлементов
Чтобы собрать самодельный инверторный сварочный аппарат из доступных деталей заранее приобретаются следующие радиоэлементы:
- регуляторы линейные LM78L15 – 2 шт.,
- преобразователь AC/DC TOP224Y – 1 шт.,
- ИС источника опорного напряжения TL431 – 1 шт.,
- диоды выпрямительные BYV26C – 1 шт., HER307 – 2 шт., 1N4148 – 2 шт., 1N4007 – 3 шт., VS-HFA30PA60CPBF – 2 шт., VS-150EBU02 – 4шт., VS-HFA25PВ60PBF – 2 шт.,
- диоды защитные P6KE200A – 1 шт.,
- оптопары РС817 – 1 шт., HCPL-3120 – 2 шт.,
- электролитические конденсаторы,
- мосты диодные КВРС3510 – 3 шт., 600 В 2 А – 1 шт.,
- резисторы 47 кОм, 200 Ом, 10 кОм, 6,2 Ом (по 1 шт.), 300 Ом 5 Вт, 33 кОм (по 2 шт.), 510 Ом – 2 шт., 13 кОм – 1 шт., 150 Ом – 1 шт., 1 Ом 1 Вт – 1 шт., 2 МОм – 1 шт., 1,5 кОм – 3 шт., 250 Ом 40 Вт – 1 шт., 1 кОм – 4 шт., 10 Ом – 2 шт., 300 Ом 20 Вт – 2шт., 2,2 кОм – 1 шт., 50 Ом 5Вт – 2 шт., 5 Ом – 8 шт., 1,5 Ом – 2 шт.,
- ШИМ-контроллер UC 3845 – 1 шт.,
- MOSFET-транзистор IRF120 – 1 шт., IRF5305 – 8 шт.,
- диоды Шоттки: MBR20100CT – 1 шт., 1N5819 – 4 шт.,
- резисторы подстроечные 2,2 кОм – 1 шт., 10 кОм – 1 шт.,
- конденсаторы 0,1 мкФ – 6 шт, 1 нФ 1000 В – 1шт., 510 пФ – 2 шт., 22 нФ – 1 шт., 4,7 нФ – 1 шт., 2,2 нФ – 1 шт., 6,8 нФ – 4 шт.,
- конденсаторы электролитические 10 мкФ 450 В – 2 шт., 100 мкФ 100 В – 2 шт., 470 мкФ 400 В – 6 шт., 50 мкФ 25 В – 1 шт., 1000 мкФ 25 В – 1 шт., 10 мкФ – 4 шт., 22 мкФ – 1 шт., 200 мкФ – 2 шт. 3000 мкФ 400 В – 4 шт., 47 мкФ 25 В – 2 шт.,
- катушка индуктивности, 35 мкГн – 1 шт.,
- терморезисторы 10 Ом – 1 шт.,
- IGBT-транзисторы IRG4PC50W – 6 шт.,
- реле 12 В 40 А – 1 шт., РЭС-49 – 1 шт.,
- стабилитроны 1 N4007 – 3 шт., 1N4744А – 12 шт.
Силовая часть
В инверторе немалая роль принадлежит блоку питания, представляющему собой трансформатор с ферритовой обмоткой. Его назначение – сбавление напряжения, трансформирование переменного тока в постоянный. Для сборки требуется 2 сердечника типа Ш20х208 2000 нм.
Обмотки инвертора термоизолируются. Для сведения к минимуму неблагоприятного влияния нестабильности напряжения, обвивка производится на всем протяжении сердечника.
Рекомендуется использовать листы омедненной жести 0,3 мм и шириной 40 мм, завернутые в термоустойчивую бумагу 0,05 мм.
Необходимость применения термобумаги диктуется тем, что при сваривании ток проходит поверхностно по проводу, сердечник практически не участвует в процессе, из-за чего образуются излишки тепла. Потому для обмотки проводники стандартного сечения не подходят, для исключения теплообразования используются материалы с большей площадью.
Если медной жести нет, можно взять многожильный провод ПЭВ сечением 0,5-0,7 мм. Имеющиеся между жилами зазоры позволяют снизить нагрев. Важна и вентиляция сварочника, так как перегревается не сам стержень, а обмотка.
После создания первого слоя по направлению намотки следует накрутить стеклоткань с экранирующим проводом того же сечения, что и основной. Стеклоткань при этом полностью закрывается проводом. Подобным образом создаются последующие обмотки и разделяются посредством термобумаги.
Для обеспечения стабильности напряжения порядка 20-25 В, следует правильно отобрать резисторы. Для мостового инвертора рекомендуется применить диодную схему «косой мост».
При работе инвертора не избежать нагрева диодов, потому их нужно расположить на радиаторе, к примеру, от персонального компьютера.
Всего нужно 2 радиатора – для крепления верхней и нижней частей моста. При установке первого необходимо применение слюдяной прокладки, для другого – термопасты.
Выход моста назначается по направлению выходов транзисторов. Для соединения используются провода длиной до 15 см. От блока мост отделяется листом металла, прикрепляющимся к корпусу агрегата для инверторной сварки.
Инверторный блок
Основная функция инвертора состоит в превращении постоянного тока, идущего от выпрямителя, в переменный с возрастанием его частоты. Для таких целей предназначены силовые транзисторы.
Важно! Инверторный блок сварочника предпочтительнее создавать на базе нескольких транзисторов меньшего номинала, чем с использованием на самого простого одном мощном транзисторе. Это позволяет минимизировать уровень шума от устройства при производстве работ, сделать неизменной частоту тока.
Собранные последовательно конденсаторы, являющиеся частью микросхемы, нужны для:
- снижения резонирующего эффекта трансформатора,
- минимизации потерь в транзисторном блоке, образующихся при отключении.
Система охлаждения
Из-за нагрева силовые узлы инвертора могут отказать. Во избежание этого помимо радиаторов с установленными подверженными нагреванию блоками, для недопущения перегрева также требуются вентиляторы.
Если есть высокомощный вентилятор, можно ограничиться только им, направляя воздух непосредственно к трансформатору. Если используются кулеры от старого ПК, то их понадобится порядка 6 штук. Как сделать охлаждение самого трансформатора: устанавливается сразу три вентилятора.
На самый греющийся радиатор устанавливается термодатчик, отключающий питание при приближении к заданной температуре.
Для нормального функционирования охлаждения в корпусе нужно расположить воздухозаборщики с постоянно свободными решетками.
Управление
Электронные платы инвертора следует размещать с использованием фольгированного текстолитового материала 0,5-1 мм.
Инверторная сварка своими руками осуществляется под автоматическим управлением через ШИМ-контроллера, стабилизирующего основные функциональные параметры. Для удобства органы управления рекомендуется располагать на лицевой части совместно с входом для подключения.
Корпус
При изготовлении корпуса, представляющего собой металлический кейс, следует учесть размеры трансформатора, приняв его объем примерно за 30% от всего внутреннего объема.
Кожух можно сделать из листового металла толщиной 0,5-1 мм. Для крепления частей можно использовать болтовое соединение или сварку. Для перемещения инвертора предусматриваются крепления для ремня или рукояток.
Корпус изготавливается разборным для быстрого доступа к закрытыми частям чтобы при необходимости их отремонтировать.
На передней стороне следует расположить:
- тумблер для изменения силы тока,
- кнопку ВКЛ/ВЫКЛ,
- световые индикаторы,
- входы для подсоединения сварочных и сетевых кабелей.
Подключение
Для включения в сеть требуется использование кабеля площадью сечения более 1,5 мм2. Не лишней видится и установка на входе предохранителя либо автомата на 25 А.
Важно! Перед включением инвертор следует осмотреть на предмет наличия и исправности изоляции всех находящихся под напряжением частей от корпуса.
Проверка работоспособности
Работоспособность инвертора рекомендуется проверять с помощью осциллографа. Нижняя петля напряжения должна располагаться в диапазоне 500-550 В, при соблюдении технологи сборки, уровень выходного напряжения находится в диапазоне 330-350 В.
По завершении пробной сварки с полным сгоранием электрода проверяется температура трансформатора и радиаторов. Если она в норме, то инвертор собран правильно и переделка или доработка не требуется.
Настройка
При подаче нагрузки на обмотку трансформатора должны выполняться такие условия:
- ступени перемены полярности не превышают 1,2 мкс,
- инвертор настраивается под нагрузкой для определения данных обо всех показателях,
- к выходам подключается сопротивление, равное примерно 0,14 Ом,
- для проверки поступления питания 12-25 В к вторичной обмотке подключается лампочка,
- при регулировке частоты должна изменяться яркость дуги.
Диагностика и подготовка к работе
Описание процедуры диагностики сварочника выглядит так:
- Подача 15 В на ШИМ совместно с включением одного конвектора позволяет не допустить перегрев и практически устранить шум.
- Для стабилизации напряжения включить реле, закорачивающее резистор после включения в электросеть.
- Убедиться в сработке реле, закорачивающего резистор спустя 3-5 секунд после подключения к ШИМ. По отработке реле удостовериться в присутствии на плате импульсного сигнала прямоугольного очертания.
- Подача 15 В на диодный мост для тестирования его нормальной работы. При работе в холостую сила тока не должна превышать 100 мА.
- Убедиться в правильности расположения фаз с применением осциллографа.
- При плавном повышении тока через резистор на нижнем ключе не должно быть более 500 В.
- К сварке следует приступать спустя 10 секунд или после нагрева радиаторов.
Обслуживание
При обслуживании инвертора необходимо периодически чистить внутренние элементы от грязи и пыли с помощью пылесоса или сухой ветоши, особенно если аппарату пришлось продолжительный период простоять без использования.
Необходимо постоянно следить за работоспособностью термодатчика. В случае поломки этот элемент ремонту не подлежит, а требует замены.
Периодически необходимо следить за качеством соединений и при необходимости исправлять. Определить неисправности можно как визуально, так и при помощи тестера.
Владимир Евстигнеев, сварщик, стаж работы 20 лет:«С помощью собранного самостоятельно инвертора возможно не только проведение нехитрых работ, существенную роль играет и экономия на покупке «заводского» аппарата. Вы сможете работать с электродами 3-5 мм на дуге до 10 мм, чего вполне хватает для гаража или дома».
(Пока оценок нет)
Загрузка...
