Сварочный инвертор своими руками: конструкция, характеристики

Особенности работы инвертора

Сварочный инверторный аппарат — это блок питания, который применяется сейчас в компьютерах. Электрическая энергия преобразовывается в инверторе следующим образом:

Напряжение переменное преобразуется в постоянное.
Ток постоянной синусоиды преобразовывается в переменный с высокой частотой.
Снижается значения напряжения.
Ток выпрямляется с сохранением требуемой частоты.

Данная схема сварочного инвертора позволяет снизить его массу и уменьшить габариты. Известно, что старые сварочные аппараты работают по принципу снижения величины напряжения и увеличения силы тока на вторичной обмотке трансформатора. Благодаря большой силе тока есть возможность сваривать металлы дуговым способом. Для увеличения силы тока и снижения напряжения на вторичной обмотке уменьшают число витков и при этом увеличивают сечение проводника. В итоге сварочный аппарат трансформаторного типа весит немало и имеет значительные размеры.

Для решения данной проблемы предложили схему сварочного инвертора. Принцип основывается на повышении частоты тока до 60 или всех 80 кГц. За счет этого снижается вес и уменьшаются габариты устройства. Для реализации задуманного потребовалось увеличение частоты в тысячи раз, что стало возможным благодаря полевым транзисторам. Между собой транзисторы обеспечивают сообщение с частотой примерно 60−80 кГц. На схему их питания идет постоянный ток, что обеспечивается выпрямителем, в качестве которого используют диодный мост. Выравнивание значения напряжения обеспечивается конденсаторами.

Переменный ток передается на понижающий трансформатор после прохождения через транзисторы. В качестве трансформатора при этом используется катушка, уменьшенная в сотни раз. Катушка используется, потому что частота тока, подающегося на трансформатор, уже увеличена в тысячу раз полевыми транзисторами. В итоге получаются аналогичные данные, как при работе трансформаторной сварки, но с большой разницей в габаритах и массе.

Сварочный аппарат из микроволновки

Чтобы изготовить мини-сварочный аппарат, понадобится пара трансформаторов, снятых с ненужной микроволновой печи. Микроволновку несложно найти у друзей, знакомых, соседей и т.д. Главное, чтобы она обладала мощностью в пределах 650-800 Вт, и в ней был исправен трансформатор. Если печка будет иметь более мощный трансформатор, то и аппарат получится с более высокими показателями тока.

Итак, трансформатор, снятый с микроволновки, имеет 2 обмотки: первичную (первичку) и вторичную (вторичку).

Вторичка имеет больше витков и меньшее сечение провода. Поэтому, чтобы трансформатор стал пригодным для сварки, ее требуется убрать и заменить на проводник с большей площадью сечения. Чтобы извлечь данную обмотку из трансформатора, ее необходимо спилить с обеих сторон детали с помощью ножовки по металлу.

Делать это нужно с особой аккуратностью, чтобы случайно не задеть пилой первичную обмотку.

Когда катушка будет спилена, ее остатки потребуется извлечь из магнитопровода. Эта задача намного облегчится, если просверлить обмотки для снятия напряжения металла.

Далее, с помощью сверла или зубила выбейте остатки намотки.

Проделайте такие же операции и с другим трансформатором. В итоге у вас получится 2 детали, имеющие первичную обмотку на 220 В.

Для изготовления вторички потребуется приобрести 11-12 метров провода. Он должен быть многожильным и иметь сечение не менее 6 квадратов.

Чтобы сделать сварочный аппарат, для каждого трансформатора потребуется намотать по 18 витков (6 рядов в высоту и 3 слоя в толщину).

Можно оба трансформатора мотать одним проводом либо по отдельности. Во втором случае катушки должны соединяться последовательно.

Намотку следует делать очень плотной, чтобы провода не болтались. Далее, первичные обмотки нужно соединить параллельно.

Чтобы детали соединить вместе, их можно прикрутить к небольшому обрезку деревянной доски.

Если измерить напряжение на вторичке трансформатора, то в данном случае оно будет равняться 31-32 В.

Таким самодельным сварочником без труда варится металл толщиной 2 мм электродами с диаметром 2,5 мм.

Тонкий металл агрегатом, сделанным из микроволновки, варить не получится, так как он его будет резать. Для регулировки тока к сварочнику можно подключить балластный резистор или дроссель. Роль резистора может выполнить отрезок стальной проволоки определенной длины (подбирается экспериментально), который подсоединяется к низковольтной обмотке.

Переменный ток или постоянный

Чтобы выбрать вариант и правильно собрать устройство, необходимо ознакомиться с особенностями каждого из них:

Прибор, работающий с переменными параметрами, должен давать напряжение 60 В и силу тока до 160 А. Для определения характеристик провода, подсоединяемого к сети 220 В, применяют специальные таблицы. Сечение не должно превышать 7 мм². Оптимальной считают величину 3 мм². При создании прибора для работы с алюминием данный параметр умножают на 1,6. Кабель обматывают тканевой изоляцией, препятствующей короткому замыканию. Вторую обмотку делают из толстого медного провода.
Аппарат, функционирующий на постоянном токе. Оборудование применяют для сварки стальных или чугунных деталей. Для создания самоделки этого типа требуется минимум времени. Вторичная часть катушки здесь подключается через диодный выпрямитель. Блок должен выдерживать до 200 А, обладать качественной системой охлаждения. Для выравнивания силы тока в схему включают конденсаторы, для регулировки параметров — дроссель.

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.

Как сделать машину для сварки своими руками?

Процесс контактной сварки можно осуществить при помощи специальных установок или при помощи самодельных, сделанных своими руками. Стандартная сварочная техника для электроконтактной сварки не подойдет.

Из трансформатора

Создать простой аппарат для сварки точечным методом в домашних условиях можно из обычного трансформатора. Для этого не нужны специальные схемы и оборудование. Разбирать сердечник нет необходимости, нужно просто спилить и высверлить вторичную обмотку – обычно она находится вверху

С помощью ножовки по металлу срезается вторичная обмотка, во время работы нужно соблюдать осторожность и аккуратность, чтобы не нарушить целостность первичной обмотки. А сверлом по металлу удаляются остатки

Теперь понадобится многожильный провод в изоляции, около 5 – 7 метров

Его наматывают на трансформатор: высота – 6 рядов; толщина – 3 слоя. Должно выйти 8 – 10 витков. Обмотка не должна быть слабой и болтаться. Направление вторичной намотки должно быть в ту же сторону, что и у первичной. Выводы первичной обмотки подсоединяются к шнуру питания, а вторичной – к сварочным кабелям. На кабель устанавливается электрододержатель и медный электрод, размер которого подбирается в зависимости от силы тока

Теперь понадобится многожильный провод в изоляции, около 5 – 7 метров. Его наматывают на трансформатор: высота – 6 рядов; толщина – 3 слоя. Должно выйти 8 – 10 витков. Обмотка не должна быть слабой и болтаться. Направление вторичной намотки должно быть в ту же сторону, что и у первичной. Выводы первичной обмотки подсоединяются к шнуру питания, а вторичной – к сварочным кабелям. На кабель устанавливается электрододержатель и медный электрод, размер которого подбирается в зависимости от силы тока.

Из микроволновки

Для работы понадобятся две микроволновки, а точнее – два трансформатора, которые находятся внутри. Они характеризуются как повышающие – напряжение в 220 вольт преобразуют в 2.5 киловольт. Мощность достигает 1200 ватт. Для начала нужно разобрать технику и демонтировать трансформаторы. Весь процесс работы проходит так же, как и при создании сварочного аппарата из трансформатора, только в данном методе их используется два, соответственно, и провода понадобится больше – около 11 – 13 метров. Его наматывают на каждый трансформатор. Включаются они последовательно – можно сделать механизм одним проводом, а можно двумя, но потом соединить их.

Затем параллельно подключаются обмотки на 220 вольт, для этого можно взять автомобильные наконечники с термоусадочной трубкой. Для удобства оба трансформатора можно монтировать на деревянную доску. Так как в процессе сварки трансформаторы сильно нагреваются, нужно давать время им остыть. Для тонкого металла такой самодельный станок не подойдет, так из-за высоко напряжения его попросту разрежет.

Из сварочного аппарата

Изготовление споттера из инвертора (сварочного аппарата) – один из популярных способов создания контактной электросварки своими силами. Различные модификации споттера можно найти в сети интернет на различных чертежах и схемах, главное – разобраться в обозначениях. Для сборки конструкции понадобятся следующие материалы.

Трансформатор.
Тиристор.
Реле.
Контроллер.
Диодный мост.
Переключатель контактов.
Сварочный инвертор.
Кнопки, регулирующие работу.

До трансформатора должен быть подключен диодный мост. К нему подсоединяется тиристор. Трансформатор нужен для подачи питания в узел управления в цепи. Силовой кабель следует подбирать в зависимости от мощности сварочного станка – от 70 мм2. Длина провода на массу – 1.7 метров, для подсоединения молотка – 2.1 метров.

Внешняя обмотка трансформатора создается из медной проволоки размеров – 4, 5, 6. Если в оборудовании будет использоваться батарея, то медный провод можно заменить на алюминиевый. Главный механизм в устройстве споттера – это пистолет. Его можно заменить деталью от полуавтоматической сварки или приспособлением для строительного клея. Если «под рукой» не оказалось тиристора и диодного моста, в качестве замены можно взять симистры.

Работа самодельного споттера проходит в следующем порядке.

Через кнопку питания подается сигнал на конденсатор, он включается, а вместе с ним тиристор и резистор.
Через диоды подается электрический импульс на трансформатор.
Затем электрод начинает «свариваться» с обрабатываемой поверхностью.
После того как конденсатор разрядился, тиристор должен закрыться, а от трансформатора отходит электрический ток.
На этом работа сварочной установки закончена, кроме конденсатора, который начинает заряжаться от трансформатора.

Основы работы сварочным инвертором

На стадии подготовки уточняют особенности технологического процесса. Электрод 2,5 мм применяют при силе тока 90±10А для сварки заготовок следующей толщины (мм):

чугун — 3 и более;
нержавеющая сталь — 1,5;
«мягкие» сорта стали — от 2 до 5.

Чтобы выяснить, как подключить сварочный инвертор в других исходных условиях, пользуются справочными данными. По результатам пробного шва корректируют рабочие параметры.

При увеличении силы тока:

шов получается глубже;
можно быстрее перемещать электрод без ухудшения надежности соединения.

Перед сваркой тщательно очищают поверхности. Удаляют ржавчину, жир, краску. Для создания качественного шва с одинаковой интенсивностью прогревают обе заготовки.

Тренировкой улучшают рабочие навыки. Новички для улучшения видимости разметкой выделяют линию соединения. Электрод перемещают под углом 30-60°. Сохраняют постоянную длину дуги 2-3 мм.

Устройство агрегата

Рассмотрим самые важные части агрегатов, изготовленных своими руками из инвертора, более подробно.

Узел подачи расходного материала и горелка

Особое внимание при комплектации запчастями следует уделить основательной переделке устройства подачи проволоки, которая должна будет перемещаться внутри гибкого шланга. Для получения качественного и аккуратного сварного шва скорость подачи проволоки должна быть синхронизирована с темпами плавления её рабочей части

Для получения качественного и аккуратного сварного шва скорость подачи проволоки должна быть синхронизирована с темпами плавления её рабочей части.

Так как при сварке полуавтоматом допускается применение нескольких типов проволоки, изготовленной из различных материалов и имеющей разный диаметр, скорость её поступления обязательно должна быть переменной величиной. Именно эту возможность должна обеспечивать так называемая «подача» расходного материала, которая организуется в соответствии с общими требованиями к любому инверторному агрегату.

При обустройстве полуавтоматической схемы чаще всего применяется расходная проволока сечениями 0,8, 1,0, 1,2 и 1,6 мм. Непосредственно перед началом работ она наматывается на заранее подготовленных катушках, которые фиксируются на элементах агрегата посредством простейшего крепежа. Полуавтоматическая сварка предполагает подачу проволоки «самоходом», что существенно сокращает время проведения всех операций и повышает эффективность этих процедур.

Используемая в полуавтомате горелка может быть взята целиком от неработающего сварочного агрегата этого же типа или же изготовлена самостоятельно в домашних условиях. Сразу оговоримся, что сделать горелку своими руками – совсем непростое занятие, требующее от исполнителя определённого опыта и наличия навыков в изготовлении подобных аппаратов.

Электронный управляющий модуль

Электрическая схема сварочного полуавтомата представлена на рисунке ниже.

Базовым элементом блока управления полуавтоматом является микроконтроллер, ответственный за выбор нагрузочного режима и за стабилизацию выходного тока. Помимо этого, в состав электронного блока входят следующие обязательные узлы и детали:

Выпрямительный мостик на полупроводниковых диодах большой мощности;
Ключевые транзисторные схемы;
Дополнительный намоточный трансформатор;
Корректирующие дроссели и катушки индуктивности.

Особое внимание в составе электронного модуля должно быть уделено намоточным индуктивным изделиям. Известен упрощённый вариант инверторного агрегата, который принято называть «устройство от Саныча»

Его схема приводится на размещённом ниже рисунке

Известен упрощённый вариант инверторного агрегата, который принято называть «устройство от Саныча». Его схема приводится на размещённом ниже рисунке.

Трансформатор

Ещё одним ответственным узлом полуавтомата, своими руками изготовленного из старого сварочного устройства, является трансформатор, который может быть взят от того же инвертора (с учётом небольшой переделки).

Для обеспечения требуемых характеристик инверторного трансформатора, полностью подходящих для полуавтомата, необходимо перемотать старую первичную катушку медной полоской с нанесенной на неё прослойкой из термоустойчивой бумаги.

Важно! Такие трансформаторы не могут наматываться обычным медным проводом толстого сечения, поскольку в режиме больших токовых нагрузок они будут сильно нагреваться. Вторичную обмотку старого трансформаторного изделия также следует немного доработать

Для этого необходимо будет проделать следующие операции:

Вторичную обмотку старого трансформаторного изделия также следует немного доработать. Для этого необходимо будет проделать следующие операции:

Сначала нужно намотать катушку, состоящую из 3-х слоев жестяных полос, каждая из которых изолируется посредством фторопластовой ленты;
Далее концы старой и только что намотанной обмотки нужно спаять, что обеспечит высокую проводимость всей катушки;
Также нужно предусмотреть в наборе элементов, из которых собирается конструкция полуавтомата, небольшой вентилятор (он предназначается для дополнительного охлаждения устройства).

В качестве такого охлаждающего прибора, устанавливаемого в сварочные агрегаты, может использоваться вентилятор с вышедшего из строя старого ПК.

Принцип работы схемы аппарата для сварки

Основной целью инверторного сварочного агрегата является создание тока с высокой мощностью, который формируется в электрическую дугу. Та, в свою очередь, плавит кромки свариваемых элементов и присадочный материал.

Все это происходит на большом диапазоне особенностей конструкции. Стоит также отметить и то, что схема сварочного аппарата помогает в ИПС ремонте любого устройства.

Схема инвертора для сварочных работ.

Примерно механизм действия электронной схемы выглядит следующим образом:

Ток с переменной частотой в 50 гц через обычную электрическую сеть попадает в выпрямитель, в котором преобразовывается ток в постоянный.
Затем ток происходит обработку для сглаживания за счет использования специализированной системы.
После фильтра ток оказывается в самом инверторе, который, в свою очередь, должен переформировать его обратно в переменный, однако прибавляя к нему высокую частоту.
Затем, применяя трансформатор, снижается напряжение в переменном токе с высокими частотами, благодаря чему усиливается его действие.

Чтобы более детально разобраться во всех нюансах принципиальной схемы сварочного инвертора, необходимо изучить все элементы по отдельности с их механизмом действия.

Конструкция

Примерная базовая схема:

Выпрямитель низкой частоты.
Инвертор.
Трансформатор.
Выпрямитель тока высокочастотный.
Ответвление цепи с пониженным сопротивлением (шунт).
Блок электронного управления.

Аналогичные изделия отличаются конструкцией, но в основе заложено применение высокочастотных импульсных преобразователей.

Диод на выходе и характеристика его работы

При самостоятельной сборке пользователи устанавливают трансформаторы, у которых вторичная обмотка с такими параметрами: сечение медной проволоки 0,3 мм, а ширина конструкции до 40 мм, поэтому диоды на выходе обеспечивают его выпрямление. Рабочий цикл устройства осуществляется при токах высокой частоты, но с такими нагрузками справляются только быстродействующие диоды, так как восстановление происходит за 50 наносекунд.

Универсальность

Каждый производитель моделей сварочных инверторов заботится об увеличении надежности во время длительной эксплуатации, при условии соблюдения мер безопасности при работе с оригинальными изделиями. Обязательно в конструкции присутствует блок контроля повышения температуры, который защищает инвертор от перегревания и регулирует функционирование системы охлаждения.

В электросхеме изделия встроен трансформатор, имеющий биметаллические термодатчики с заданной температурой срабатывания не выше 75 градусов. Радиатор охлаждения имеет собственный интегральный датчик, который следит за повышением температуры и отключат подачу тока при ее недопустимом повышении.

Это интересно: Припой для пайки — виды, марки, характеристики

Доводим до ума бюджетный полуавтомат

Попал мне в руки китайский сварочный полуавтомат Vita (в дальнейшем буду называть просто ПА), в котором сгорел силовой трансформатор, просто знакомые попросили отремонтировать. Жаловались на то, что когда ещё работал, то им невозможно было что-то сварить, сильные брызги, треск и т.д. Вот решил я его довести до толку, и заодно поделится опытом, может, кому то пригодится. При первом осмотре я понял, что трансформатор для ПА был намотан не правильно, поскольку первичная и вторичная обмотки были намотаны отдельно, на фото видно, что осталась только вторичка, а первичка была намотана рядом, (так мне трансформатор принесли).

А это значит, что такой трансформатор имеет круто падающую ВАХ (вольт амперная характеристика) и подходит для дуговой сварки, но не для ПА. Для Па нужен трансформатор с жёсткой ВАХ, а для этого вторичная обмотка трансформатора должна быть намотана поверх первичной обмотки.

Для того чтобы начать перемотку трансформатора нужно аккуратно отмотать вторичную обмотку, не повредив изоляцию, и спилить перегородку разделяющую две обмотки.

Для первичной обмотки я буду использовать медный эмалевый провод толщиной 2 мм, для полной перемотки нам хватит 3,1 кг медного провода, или 115 метров. Мотаем виток к витку от одной стороны к другой и обратно. Нам нужно намотать 234 витка – это 7 слоёв, после намотки делаем отвод.

Дальше мотаем 39 витков, делаем ещё отвод, 25 витков – отвод, и 14 витков отвод.

Первичную обмотку и отводы изолируем матерчатой изолентой. Дальше мотаем вторичную обмотку тем проводом, что мы отмотали раньше. Наматываем плотно 36 витков, шинкой 20 мм2, приблизительно 17 метров.

Трансформатор готов, теперь займемся дросселем. Дроссель не менее важная часть в ПА без которой он не будет нормально работать. Сделан он неправильно, потому что не имеет зазора между двумя частями магнитопровода. Дроссель я намотаю на железе от трансформатора ТС-270. Трансформатор разбираем и берём с него только магнитопровод. Провод того же сечения, что и на вторичной обмотке трансформатора мотаем на один крен магнитопровода, или на два последовательно соединив концы, как вам нравится. Самое главное в дросселе это немагнитный зазор, который должен быть между двух половинок магнитопровода, достигается это вставками из текстолита. Толщина прокладки колеблется от 1,5 до 2 мм, и определяется экспериментальным путём для каждого случая отдельно.

Для более устойчивого горения дуги в цепь нужно поставить конденсаторы емкостью от 20000 до 40000 мкФ и напряжение конденсаторов должно быть от 50 вольт. Схематически всё это выглядит так.

Для того что бы ваш ПА заработал нормально будет достаточно сделать выше указанные действия. А для тех, кого раздражает постоянный ток на горелке нужно в цепь поставить тиристор на 160-200 ампер, как это сделать смотрите в видео.