Сварочный аппарат инвертор своими рук

Как сделать сварочный инвертор своими руками

Время чтения: 10 минут

Инверторная сварка — самая популярная из всех на данный момент. Казалось бы, еще 20 лет назад об инверторах и речи не шло. А сейчас простенький инверторный аппарат можно найти на даче у каждого второго дачника и в гараже у многих автомобилистов. Раньше сварочный аппарат был сложен в освоении и за сварку принимались только те, кто действительно хотел постичь все азы этого дела. Но времена изменились. Сейчас даже новичок может включить инвертор в розетку и начать сварку, посмотрев один-два обучающих ролика в интернете.

Не удивительно, что инверторные аппараты завоевали такую популярность. Производители во многом этому поспособствовали, выпустив в продажу бюджетные аппараты. Сейчас можно зайти в обычный строительный магазин и увидеть там инвертор ценой в 50$, а то и меньше. Ассортимент большой, и каждый может подобрать аппарат для своих целей.

Но что делать, если у вас нет средств на качественный инвертор, а покупать дешевого «китайца» вы не хотите? А может быть, вы просто любите изготавливать электроприборы и хотите собрать сварочный аппарат? Эта статья для вас. Мы расскажем, что такое инвертор, каково его устройство и принцип работы, стоит ли вообще собирать инвертор самому и, наконец, как сделать сварочный инвертор своими руками.

Общая информация

Сварочный инвертор (именно инвертор, а не инвентор, как путают многие сварщики) — это разновидность сварочного оборудования. Всего выделяют четыре группы сварочных аппаратов: трансформаторные, топливные сварочные генераторы, выпрямители и, конечно, сварочные инверторы. Остальные приборы (например, полуавтомат или САК) являются лишь разновидностью одной из четырех групп.

Задача любого сварочного прибора — это легкая генерация сварочной дуги и поддержка ее стабильного горения. Инверторы отлично справляются с этой задачей, оставаясь простыми и понятными в эксплуатации. Аппараты инверторного типа завоевали свою популярность лишь в 21 веке, поскольку производители научились изготавливать недорогие модели для бытового применения. И на данный момент инвертор — это самый популярный тип сварочного оборудования в мире.

Чем же инвертор так понравился многим сварщикам? Дело в том, что в основе инвертора лежит силовой трансформатор нового поколения, который имеет существенной меньшие габариты и вес, чем трансформаторы из прошлого столетия. Благодаря такой особенности инженеры смогли создать самые маленькие сварочные аппараты весом не более 5 кг, которые при этом снабжены набором дополнительных функций (например, «горячий старт» или «форсаж дуги»).

Применение инверторных аппаратов позволяет варить даже новичку без опыта, поскольку встроенные функции упрощают сварочный процесс. При этом возможна плавная регулировка силы сварочного тока и детальная настройка режима сварки. Не удивительно, что инверторы стали настолько популярны и их даже начали собирать своими руками.

Устройство инвертора

Стандартный инвертор состоит из трех условных частей: силового трансформатора, блока электросхем на транзисторах и дросселя. Трансформатор необходим для понижения входящего напряжения электросети до необходимого значения. Блок электросхем — это «мозг» инвертора. А дроссель уменьшает пульсацию тока, выполняя стабилизирующую функцию.

Ниже вы можете видеть устройство типичного инвертора. Как видите, оно простое и понятное, так что вы сможете без проблем собрать похожую инверторную сварку своими руками. Откройте изображение в новой вкладке, чтобы приблизить его.

Также ниже схема сварочного инвертора. Можно использовать любую из двух представленных. В первой подробно показано расположение драйвера сварочного инвертора, что удобно. Также в интернете есть еще с десяток схем, и вы можете подыскать наиболее удобную и понятную для вас.

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.

Расходные материалы

В качестве расходных материалов самодельный аппарат будет использовать обычные плавящиеся электроды с защитным покрытием. Они бывают разных типов, марок и диаметров. Теме выбора сварочных электродов мы посвятили сразу несколько статей. Прочтите их, чтобы разбираться в теме и не ошибиться с выбором расходников.

Купить или собрать своими руками?

Самодельная вещь всегда является предметом гордости ее владельца. Многие умельцы собирают электроприборы просто потому, что им это нравится. Но есть и те, для кого сборка электроприборов — это не хобби, а скорее необходимость,. Такие люди могут задаться резонным вопросом: «А стоит ли вообще делать самодельный инвертор, если можно пойти в магазин, и купить заводской аппарат ценой в 50$?». Этот вопрос вполне оправдан. И мы постараемся ответить на него.

Почему вам стоит собрать самодельный инвертор

Предлагаем начать со стоимости аппарата. Да, в продаже можно найти с десяток инверторов ценой до 100$. И вы можете купить такой аппарат, порадовавшись, что сэкономили время. Но вы не учитываете, что дешевые инверторы по определению не могут быть надежными и долговечными.

Инвертор состоит из множества сложных компонентов, которые должны быть качественными. А для производства аппарата в промышленном масштабе недостаточно просто купить качественные комплектующие. Нужно оплатить налоги, зарплату рабочим и прочие обязательные пункты. Из-за этого производители идут на хитрость и изготавливают свои инверторы из некачественных деталей, которые быстро выходят из строя.

Если вы сами купите все комплектующие и соберете аппарат, его себестоимость может быть равной бюджетному инвертору. Но при этом вы получите надежный и долговечный прибор, способный работать в сложных условиях. Это одна из основных причин, почему стоит изготовить инвертор сварочный своими силами.

Еще одна причина — это слишком большой ассортимент сварочных аппаратов в магазине. Сварщикам старой закалки непросто разобраться в таком большом разнообразии и порой легче собрать свой инвертор. Простенький, недорогой и понятный во всех отношениях. В таком случае целесообразнее купить качественную маску и расходники, а аппарат собрать из доступных деталей. Такой инвертор проще обслуживать и ремонтировать, поскольку в нем не будет сложных частей, непонятных мастеру.

Не забывайте, что самодельные сварочные аппараты любого типа развивают ваши знания и навыки в электротехнике. Изготовление самодельных электроприборов — это очень занятный процесс, который может превратиться в хобби. И если вы давно хотели развиться в этом деле, то можете начать со сборки инвертора. Он в любом случае пригодится вам в быту. Хотя бы для мелкого ремонта.

Почему НЕ стоит делать инвертор своими руками

Итак, в некоторых случаях самодельный инверторный сварочный аппарат — это отличная идея. Но нельзя отрицать, что есть и обратная сторона медали.

Собрав самодельный аппарат, вы не будете иметь самого главного — бесплатной гарантии. Большинство крупных производителей изготавливают инверторы и при их покупке дают вам гарантию минимум на год (а зачастую на 2-3 года). Это значит, что в случае поломки вы можете прийти в сервисный центр и бесплатно починить аппарат у специалиста. Вам не нужно мучиться, разбирать инвертор, пытаться понять причину поломки. Отдали аппарат в руки профессионалу и вскоре можете получить инвертор обратно. В исправном состоянии.

Вторая причина — это время. Чтобы собрать инвертор, вам понадобиться много времени. А ведь необходимо еще купить все детали, которые порой непросто найти в маленьком городе. Если вам нужен инвертор для сварки раз в год, то сборка такого аппарата в домашних условиях может превратиться в сплошное мучение. Ну а если вы не обладаете достаточными знаниями в области электротехники и не горите желанием ее изучать, то точно не получите удовольствие от самостоятельной сборки.

В конечном итоге, именно вам решать, что важнее: гарантия и сервисное обслуживание, или недорогая себестоимость + неприхотливость в хранении и применении. Далее вы узнаете, как изготовить самодельный сварочный инвертор из доступных деталей своими руками в домашних условиях, сэкономив существенную сумму и получив универсального помощника в быту.

Самодельный инвертор

Сборка простого сварочного инвертора не будет для вас проблемой, поскольку необходимо обладать лишь базовыми знаниями в области электротехники и использовать простые детали. Посмотрите ниже видеоролик о том, как собрать самый простой сварочный инвертор своими руками, поместив всю «начинку» в компьютерный корпус.

Устройство аппарата очень простое. Инвертор состоит из силовой части, трансформатора и дросселя. Также есть полноценный блок питания. Аппарат оснащен плавной регулировкой силы сварочного тока и удобным выключателем. Также автор ролика добавил в корпусе несколько отверстий для лучшей циркуляции воздуха.

В ролике подробно рассказывается, какие детали были использованы и каков принцип работы этого аппарата. Детали можно без проблем найти на радиорынке или онлайн, и собрать простой самодельный аппарат в домашних условиях. А у многих умельцев та же ручка для сварочного инвертора или трансформатор для сварочного инвертора без труда находятся даже в собственном гараже.

Автор видео показывает полную работоспособность такого прибора и уверяет, что собранный им инвертор очень надежен и неприхотлив в хранении. Если вам удастся собрать такой же аппарат с помощью этого видео, то поделитесь своим опытом в комментариях ниже. Это будет полезно для всех читателей (и нас в том числе).

Вместо заключения

Вот и все, что вам нужно знать о сборке инвертора своими силами. В видеоролике показан довольно простой аппарат, который, тем не менее, способен годами работать, не доставляя никаких проблем с его эксплуатацией и обслуживанием. В интернете есть различные схемы сварочных инверторов, так что вы можете выбрать наиболее понятную и простую для себя. Некоторые умельцы собирают инверторы, которые сложно применить в быту, но их сборка может принести массу положительных эмоций. Посмотрите на этот миниатюрный простой сварочный инвертор на одном транзисторе в ролике ниже. Вы можете собрать такой же 🙂

Источник

Изготовление сварочного инвертора из доступных деталей своими руками

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.

[stextbox 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.[/stextbox]

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.

[stextbox 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.[/stextbox]

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 мм 2 . Не лишней видится и установка на входе предохранителя либо автомата на 25 А.

[stextbox Перед включением инвертор следует осмотреть на предмет наличия и исправности изоляции всех находящихся под напряжением частей от корпуса.[/stextbox]

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.

[stextbox 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».[/stextbox]

Источник