Простой сварочный инвертор своими руками схема платы. Как сделать сварочный инвертор на тиристорах своими руками? Принципы выбора транзисторов
Многим в хозяйстве пригодился бы аппарат для электросварки деталей из черных металлов. Поскольку серийно выпускаемые сварочные аппараты довольно дороги, многие радиолюбители пытаются сделать сварочный инвертор своими руками.
У нас уже была статья о том, однако на этот раз я предлагаю еще более простой вариант самодельного сварочного инвертора из доступных деталей своими руками.
Из двух основных вариантов конструкции аппарата - со сварочным трансформатором или на основе конвертора - был выбран второй.
Действительно, сварочный трансформатор - это значительный по сечению и тяжелый магнитопровод и много медного провода для обмоток, что для многих малодоступно. Электронные же компоненты для конвертора при их правильном выборе не дефицитны и относительно дешевы.
Как я делал сварочный аппарат своими руками
С самого начала работы я поставил себе задачу создания максимально простого и дешевого сварочного аппарата с использованием в нем широко распространенных деталей и узлов.
В результате довольно длительных экспериментов с различными видами конвертора на транзисторах и тринисторах была составлена схема, показанная на рис. 1.
Простые транзисторные конверторы оказались чрезвычайно капризными и ненадежными, а тринисторные без повреждения выдерживают замыкание выхода до момента срабатывания предохранителя. Кроме того, тринисторы нагреваются значительно меньше транзисторов.
Как легко видеть, схемное решение не отличается оригинальностью - это обычный однотактный конвертор, его достоинство - в простоте конструкции и отсутствии дефицитных комплектующих, в аппарате использовано много радиодеталей от старых телевизоров.
И, наконец, он практически не требует налаживания.
Схема инверторного сварочного аппарата представлена ниже:
Род сварочного тока - постоянный, регулирование - плавное. На мой взгляд, это наиболее простой сварочный инвертор, который можно собрать своими руками.
При сварке встык стальных листов толщиной 3 мм электродом диаметром 3 мм установившийся ток, потребляемый аппаратом от сети, не превышает 10 А. Сварочное напряжение включают кнопкой, расположенной на электрододержателе, что позволяет, с одной стороны, использовать повышенное напряжение зажигания дуги и повысить электробезопасность, с другой, поскольку при отпускании электрододержателя напряжение на электроде автоматически отключается. Повышенное напряжение облегчает зажигание дуги и обеспечивает устойчивость ее горения.
Маленькая хитрость: собранная своими руками схема сварочного инвертора позволяет соединять делати из тонкой жести. Для этого нужно поменять полярность сварочного тока.
Сетевое напряжение выпрямляет диодный мост VD1-VD4. Выпрямленный ток, протекая через лампу HL1, начинает заряжать конденсатор С5. Лампа служит ограничителем зарядного тока и индикатором этого процесса.
Сварку следует начинать только после того, как лампа HL1 погаснет. Одновременно через дроссель L1 заряжаются конденсаторы батареи С6-С17. Свечение светодиода HL2 показывает, что аппарат включен в сеть. Тринистор VS1 пока закрыт.
При нажатии на кнопку SB1 запускается импульсный генератор на частоту 25 кГц, собранный на однопереходном транзисторе VT1. Импульсы генератора открывают тринистор VS2, который, в свою очередь, открывает соединенные параллельно тринисторы VS3-VS7. Конденсаторы С6-С17 разряжаются через дроссель L2 и первичную обмотку трансформатора Т1. Цепь дроссель L2 - первичная обмотка трансформатора Т1 - конденсаторы С6-С17 представляет собой колебательный контур.
Когда направление тока в контуре меняется на противоположное, ток начинает протекать через диоды VD8, VD9, а тринисторы VS3-VS7 закрываются до следующего импульса генератора на транзисторе VT1.
Импульсы, возникающие на обмотке III трансформатора Т1, открывают тринистор VS1. который напрямую соединяет сетевой выпрямитель на диодах VD1 - VD4 с тринисторным преобразователем.
Светодиод HL3 служит для индикации процесса генерации импульсного напряжения. Диоды VD11-VD34 выпрямляют сварочное напряжение, а конденсаторы С19 - С24 - его сглаживают, облегчая тем самым зажигание сварочной дуги.
Выключателем SA1 служит пакетный или иной переключатель на ток не менее 16 А. Секция SA1.3 замыкает конденсатор С5 на резистор R6 при выключении и быстро разряжает этот конденсатор, что позволяет, не опасаясь поражения током, проводить осмотр и ремонт аппарата.
Вентилятор ВН-2 (с электродвигателем М1 по схеме) обеспечивает принудительное охлаждение узлов устройства. Менее мощные вентиляторы использовать не рекомендуется, или их придется устанавливать несколько. Конденсатор С1 - любой, предназначенный для работы при переменном напряжении 220 В.
Выпрямительные диоды VD1-VD4 должны быть рассчитаны на ток не менее 16 А и обратное напряжение не менее 400 В. Их необходимо установить на пластинчатые уголковые теплоотводы размерами 60x15 мм толщиной 2 мм из алюминиевого сплава.
Вместо одиночного конденсатора С5 можно использовать батарею из нескольких параллельно включенных на напряжение не менее 400 В каждый, при этом емкость батареи может быть больше указанной на схеме.
Дроссель L1 выполнен на стальном магнитопроводе ПЛ 12,5x25-50. Подойдет и любой другой магнитопровод такого же или большего сечения при выполнении условия размещаемости обмотки в его окне. Обмотка состоит из 175 витков провода ПЭВ-2 1,32 (провод меньшего диаметра использовать нельзя!). Магнитопровод должен иметь немагнитный зазор 0,3...0,5 мм. Индуктивность дросселя - 40±10 мкГн.
Конденсаторы С6-С24 должны обладать малым тангенсом угла диэлектрических потерь, а С6-С17 - еще и рабочим напряжением не менее 1000 В. Наилучшие из испытанных мною конденсаторов - К78-2, применявшиеся в телевизорах. Можно использовать и более широко распространенные конденсаторы этого типа другой емкости, доведя суммарную емкость до указанной в схеме, а также пленочные импортные.
Попытки использовать бумажные или другие конденсаторы, рассчитанные на работу в низкочастотных цепях, приводят, как правило, к выходу их из строя через некоторое время.
Тринисторы КУ221 (VS2-VS7) желательно использовать с буквенным индексом А или в крайнем случае Б или Г. Как показала практика, во время работы аппарата заметно разогреваются катодные выводы тринисторов, из-за чего не исключено разрушение паек на плате и даже выход из строя тринисторов.
Надежность будет выше, если на вывод катода тринисторов надеть либо трубки-пистоны, изготовленные из луженой медной фольги толщиной 0,1...0,15 мм, либо бандажи в виде плотно свернутой спирали из медной луженой проволоки диаметром 0,2 мм и пропаять по всей длине. Пистон (бандаж) должен покрывать вывод на всю длину почти до основания. Паять надо быстро, чтобы не перегреть тринистор.
У Вас наверняка возникнет вопрос: а нельзя ли вместо нескольких сравнительно маломощных тринисторов установить один мощный? Да, это возможно при использовании прибора, превосходящего (или хотя бы сравнимого) по своим частотным характеристикам тринисторы КУ221А. Но среди доступных, например, из серий ТЧ или ТЛ, таких нет.
Переход же на низкочастотные приборы заставит понизить рабочую частоту с 25 до 4...6 кГц, а это приведет к ухудшению многих важнейших характеристик аппарата и громкому пронзительному писку при сварке.
При монтаже диодов и тринисторов применение теплопроводящей пасты является обязательным.
Кроме этого, установлено, что один мощный тринистор менее надежен, чем несколько включенных параллельно, поскольку им легче обеспечить лучшие условия отведения тепла. Достаточно группу тринисторов установить на одну теплоотводящую пластину толщиной не менее 3 мм.
Поскольку токоуравнивающие резисторы R14-R18(C5-16 В) при сварке могут сильно разогреваться, их перед монтажом необходимо освободить от пластмассовой оболочки путем обжига или нагревания током, значение которого необходимо подобрать экспериментально.
Диоды VD8 и VD9 установлены на общем теплоотводе с тринисторами, причем диод VD9 изолирован от теплоотвода слюдяной прокладкой. Вместо КД213А подойдут КД213Б и КД213В, а также КД2999Б, КД2997А, КД2997Б.
Дроссель L2 представляет собой бескаркасную спираль из 11 витков провода сечением не менее 4 мм2 в термостойкой изоляции, намотанную на оправке диаметром 12...14 мм.
Дроссель во время сварки сильно разогревается, поэтому при намотке спирали следует обеспечить между витками зазор 1...1.5 мм, а располагать дроссель необходимо так, чтобы он находился в потоке воздуха от вентилятора. 
Рис. 2
Магнитопровод трансформатора
Т1 составлен из трех сложенных вместе магнитопроводов ПК30х16 из феррита 3000НМС-1 (на них выполняли строчные трансформаторы старых телевизоров).
Первичная и вторичная обмотки разделены на две секции каждая (см. рис. 2), намотанные проводом ПСД1,68х10,4 в стеклотканевой изоляции и соединенные последовательно согласно. Первичная обмотка содержит 2x4 витка, вторичная - 2x2 витка.
Секции наматывают на специально изготовленную деревянную оправку. От разматывания витков секции предохраняют по два бандажа из луженой медной проволоки диаметром 0,8...1 мм. Ширина бандажа - 10...11 мм. Под каждый бандаж подкладывают полосу из электрокартона или наматывают несколько витков ленты из стеклоткани.
После намотки бандажи пропаивают.
Один из бандажей каждой секции служит выводом ее начала. Для этого изоляцию под бандажом выполняют так, чтобы с внутренней стороны он непосредственно соприкасался с началом обмотки секции. После намотки бандаж припаивают к началу секции, для чего с этого участка витка заранее удаляют изоляцию и облуживают его.
Следует иметь в виду, что в наиболее тяжелом тепловом режиме работает обмотка I. По этой причине при наматывании ее секций и при сборке следует между наружными частями витков предусмотреть воздушные зазоры, вкладывая между витками короткие, смазанные теплостойким клеем, вставки из стеклотекстолита.
Вообще, при изготовлении трансформаторов для инверторной сварки своими руками всегда оставляйте воздушные зазоры в обмотке. Чем их больше, тем эффективнее отведение тепла от трансформатора и ниже вероятность спалить аппарат.
Здесь уместно отметить также, что секции обмоток, изготовленные с упомянутыми вставками и прокладками проводом того же сечения 1,68x10,4 мм 2 без изоляции, будут в тех же условиях охлаждаться лучше.
Соприкасающиеся бандажи соединяют пайкой, причем к передним, служащим выводами секций, целесообразно припаять медную накладку в виде короткого отрезка провода, из которого выполнена секция.
В результате получается жесткая неразъемная первичная обмотка трансформатора.
Вторичную изготовляют аналогично. Разница только в числе витков в секциях и в том, что необходимо предусмотреть вывод от средней точки. Обмотки устанавливают на магнитопровод строго определенным образом - это необходимо для правильной работы выпрямителя VD11 - VD32.
Направление намотки верхней секции обмотки I (если смотреть на трансформатор сверху) должно быть против часовой стрелки, начиная от верхнего вывода, который необходимо подключить к дросселю L2.
Направление намотки верхней секции обмотки II, наоборот, - по часовой стрелке, начиная от верхнего вывода, его подключают к блоку диодов VD21-VD32.
Обмотка III представляет собой виток любого провода диаметром 0,35...0,5 мм в теплостойкой изоляции, выдерживающей напряжение не менее 500 В. Его можно разместить в последнюю очередь в любом месте магнитопровода со стороны первичной обмотки.
Для обеспечения электробезопасности сварочного аппарата и эффективного охлаждения потоком воздуха всех элементов трансформатора очень важно выдержать необходимые зазоры между обмотками и магнитопроводом. При сборке инвертора сварочного своими руками большинство самодельщиков совершают одну и ту же ошибку: недооценивают важность охлаждения транса. Этого делать нельзя.
Эту задачу выполняют четыре фиксирующие пластины, закладываемые в обмотки при окончательной сборке узла. 
Пластины изготовляют из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм в соответствии с чертежом на рисунке.
После окончательной регулировки пластины целесообразно закрепить термостойким клеем. Трансформатор крепят к основанию аппарата тремя скобами, согнутыми из латунной или медной проволоки диаметром 3 мм. Эти же скобы фиксируют взаимное положение всех элементов магнитопровода.
Перед монтажом трансформатора на основание между половинами каждого из трех комплектов магнитопровода необходимо вложить немагнитные прокладки из электрокартона, гетинакса или текстолита толщиной 0,2...0,3 мм.
Для изготовления трансформатора можно использовать магнитопроводы и других типоразмеров сечением не менее 5,6 см 2 . Подойдут, например, Ш20х28 или два комплекта Ш 16x20 из феррита 2000НМ1.
Обмотку I для броневого магнитопровода изготовляют в виде единой секции из восьми витков, обмотку II - аналогично описанному выше, из двух секций по два витка. Сварочный выпрямитель на диодах VD11-VD34 конструктивно представляет собой отдельный блок, выполненный в виде этажерки:
Она собрана так, что каждая пара диодов оказывается помещенной между двумя теплоотводящими пластинами размерами 44x42 мм и толщиной 1 мм, изготовленными из листового алюминиевого сплава.
Весь пакет стянут четырьмя стальными резьбовыми шпильками диаметром 3 мм между двух фланцев толщиной 2 мм (из такого же материала, что и пластины), к которым винтами прикреплены с двух сторон две платы, образующие выводы выпрямителя.
Все диоды в блоке ориентированы одинаково - выводами катода вправо по рисунку - и впаяны выводами в отверстия платы, которая служит общим плюсовым выводом выпрямителя и аппарата в целом. Анодные выводы диодов впаяны в отверстия второй платы. На ней сформированы две группы выводов, подключаемые к крайним выводам обмотки II трансформатора согласно схеме.
Учитывая большой общий ток, протекающий через выпрямитель, каждый из трех его выводов выполнен из нескольких отрезков провода длиной 50 мм, впаянных каждый в свое отверстие и соединенных пайкой на противоположном конце. Группа из десяти диодов подключена пятью отрезками, из четырнадцати - шестью, вторая плата с общей точкой всех диодов - шестью.
Провод лучше использовать гибкий, сечением не менее 4 мм.
Таким же образом выполнены сильноточные групповые выводы от основной печатной платы аппарата.
Платы выпрямителя изготовлены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5 мм и облужены. Четыре узкие прорези в каждой плате способствуют уменьшению нагрузок на выводы диодов при температурных деформациях. Для этой же цели выводы диодов необходимо отформовать, как показано на рисунке выше.
В сварочном выпрямителе можно также использовать более мощные диоды КД2999Б, 2Д2999Б, КД2997А, КД2997Б, 2Д2997А, 2Д2997Б. Их число может быть меньшим. Так, в одном из вариантов аппарата успешно работал выпрямитель из девяти диодов 2Д2997А (пять - в одном плече, четыре - в другом).
Площадь пластин теплоотвода осталась прежней, толщину их оказалось возможным увеличить до 2 мм. Диоды были размещены не попарно, а по одному в каждом отсеке.
Все резисторы (кроме R1 и R6), конденсаторы С2-С4, С6-С18, транзистор VT1, тринисторы VS2 - VS7, стабилитроны VD5-VD7, диоды VD8-VD10 смонтированы на основной печатной плате, причем тринисторы и диоды VD8, VD9 установлены на теплоотводе, привинченном к плате, изготовленной из фольгированного текстолита толщиной 1.5 мм:
Рис. 5
. Чертеж платы
Масштаб чертежа платы - 1:2, однако плату несложно разметить, даже не пользуясь средствами фотоувеличения, поскольку центры почти всех отверстий и границы почти всех фольговых площадок расположены по сетке с шагом 2,5 мм.
Большой точности разметки и сверления отверстий плата не требует, однако следует помнить что отверстия в ней должны совпадать с соответствующими отверстиями в теплоотводящей пластине.
Перемычку в цепи диодов VD8, VD9 изготовляют из медного провода диаметром 0,8...1 мм. Припаивать ее лучше со стороны печати. Вторую перемычку из провода ПЭВ-2 0,3 можно расположить и на стороне деталей.
Групповой вывод платы, обозначенный на рис. 5 буквами Б, соединяют с дросселем L2. В отверстия группы В впаивают проводники от анодов тринисторов. Выводы Г соединяют с нижним по схеме выводом трансформатора Т1, а Д - с дросселем L1.
Отрезки провода в каждой группе должны быть одинаковой длины и одинакового сечения (не менее 2,5 мм2). 
Рис. 6
Теплоотвод
Теплоотвод представляет собой пластину толщиной 3 мм с отогнутым краем (см. рис. 6).
Лучший материал для теплоотвода - медь (или латунь). В крайнем случае, при отсутствии меди, можно использовать пластину из алюминиевого сплава.
Поверхность со стороны установки деталей должна быть ровной, без зазубрин и вмятин. В пластине просверлены отверстия с резьбой для сборки ее с печатной платой и крепления элементов. Через отверстия без резьбы пропущены выводы деталей и соединительные провода. Через отверстия в отогнутом крае пропущены анодные выводы тринисторов. Три отверстия М4 в теплоотводе предназначены для его электрического соединения с печатной платой. Для этого использованы три латунных винта с латунными гайками.Рис. 8. Размещение узлов
Однопереходный транзистор VT1 обычно проблем не вызывает, однако некоторые экземпляры при наличии генерации не обеспечивают, необходимую для устойчивого открывания тринистора VS2, амплитуду импульсов.
Все узлы и детали сварочного аппарата установлены на пластину-основание из гетинакса толщиной 4 мм (подойдет также текстолит толщиной 4...5 мм) на одной его стороне. В центре основания прорезано круглое окно для крепления вентилятора; он установлен с той же его стороны.
Диоды VD1-VD4, тринистор VS1 и лампа HL1 смонтированы на уголковых кронштейнах. При установке трансформатора Т1 между соседними магнитопроводами следует обеспечить воздушный зазор 2 мм Каждый из зажимов для подключения сварочных кабелей представляет собой медный болт М10 с медными гайками и шайбами.
Головкой болта изнутри прижат к основанию медный угольник, дополнительно зафиксированный от проворачивания винтом М4 с гайкой. Толщина полки угольника - 3 мм. Ко второй полке болтом или пайкой подключен внутренний соединительный провод.
Сборку печатная плата-теплоотвод устанавливают деталями к основанию на шести стальных стойках, согнутых из полосы шириной 12 и толщиной 2 мм.
На лицевую сторону основания выведены ручка тумблера SA1, крышка держателя предохранителя, светодиоды HL2, HL3, ручка переменного резистора R1, зажимы для сварочных кабелей и кабеля к кнопке SB1.
Кроме этого, к лицевой стороне прикреплены четыре стойки-втулки диаметром 12 мм с внутренней резьбой М5, выточенные из текстолита. К стойкам прикреплена фальшпанель с отверстиями для органов управления аппаратом и защитной решеткой вентилятора.
Фальшпанель можно изготовить из листового металла или диэлектрика толщиной 1... 1,5 мм. Я вырезал ее из стеклотекстолита. Снаружи к фальшпанели привинчены шесть стоек диаметром 10мм, на которые наматывают сетевой и сварочные кабели по окончании сварки.
На свободных участках фальшпанели просверлены отверстия диаметром 10 мм для облегчения циркуляции охлаждающего воздуха. 
Рис. 9
. Внешний вид инверторного сварочного аппарата с уложенными кабелями.
Собранное основание помещено в кожух с крышкой, изготовленный из листового текстолита (можно использовать гетинакс, стеклотекстолит, винипласт) толщиной 3...4 мм. Отверстия для выхода охлаждающего воздуха расположены на боковых стенках.
Форма отверстий значения не имеет, но для безопасности лучше, если они будут узкими и длинными.
Общая площадь выходных отверстий не должна быть менее площади входного. Кожух снабжен ручкой и плечевым ремнем для переноски.
Электрододержатель конструктивно может быть любым, лишь бы он обеспечивал удобство работы и легкую замену электрода.
На ручке электрододержателя нужно смонтировать кнопку (SB1 по схеме) в таком месте, чтобы сварщик мог легко удерживать ее нажатой даже рукой в рукавице. Поскольку кнопка находится под напряжением сети, необходимо обеспечить надежную изоляцию как самой кнопки, так и подключенного к ней кабеля.
P.S. Описание процесса сборки заняло много места, но на самом деле все гораздо проще, чем кажется. Любой, кто хоть раз держал в руках паяльник и мультиметр, без проблем сможет собрать этот сварочный инвертор своими руками.
Инвертор представляет собой прибор, который служит для сварки и , а также нержавеющей стали. Основным его преимуществом является работа от постоянного тока, что позволяет сделать более качественный шов, а также обеспечивает быстрое разжигание и удерживание дуги. Простой сварочный инвертор своими руками имеет небольшие размеры в сравнении с трансформаторным аппаратом. Можно использовать старый корпус от нерабочего инвертора, чтобы упростить себе работу по сборке.
Запчасти для сварочных инверторов имеются в свободной продаже. Однако чтобы правильно их подобрать, нужно обладать некоторыми специальными знаниями.
Сначала не лишним будет заметить, что транзисторы для сварочных инверторов чаще, чем другие детали выходят из строя. Поэтому именно их правильный подбор и высокое качество будут обеспечивать долгосрочную работу прибора.
Сделанный инверторный сварочный аппарат своими руками, снабжён четырьмя ключами, которые состоят из четырёх параллельных транзисторов, прикреплённых к обособленным радиаторам.
Транзисторы крепятся с помощью термопасты, которая служит также для отвода тепла от этого элемента.
Принципы выбора транзисторов
- Расчёт мощности
Перед тем, как начать собирать простой сварочный инвертор своими руками, необходимо правильно рассчитать его мощность. Для этого надо умножить необходимую силу тока на напряжение горения электрической дуги.
Например: 160 А х 24 В = 3840 Вт.
Если учесть, что КПД, в среднем, составляет 85%, то перекачиваемая транзисторами мощность будет составлять 4517 Вт.
4517 Вт: 220 В = 20 А.
Для того, чтобы поддерживать 220 В при силе тока в 20 А необходимо установить фильтр с ёмкостью не менее 1000 мкФ. Здесь надо заметить, что имеются два параметра максимального тока при разных температурах (при 200С и при 1000С). Когда через транзисторы для проходит большой ток, на них образуется тепло, скорость отвода радиатором которого недостаточна. При этом кристалл будет перегреваться и приведёт к разрушению силового ключа. Значит, надо брать транзисторы, рабочий ток которых при 1000С будет составлять 20 ампер или более.
- Выбор рабочего напряжения
Собирая инверторный сварочный аппарат своими руками, следует знать, что напряжение на транзисторах не должно быть больше напряжения питания. Это означает, что надо приобретать транзисторы с напряжением, превышающим 400 В.
- Подбор транзисторов в соответствии с рабочей частотой
Для подобранных выше параметров рабочая частота транзисторов должна быть не менее 100 кГц. Это могут быть IGBT или полевые транзисторы, допустимое напряжение которых составляет 500 вольт. Единственным их неудобством является отсутствие отверстия для крепежа.
- Время паузы
Для того чтобы IGBT транзисторы нормально функционировали нужна пауза между открытием и закрытием, составляющая приблизительно 1,2 микросекунды. Исключение составляют MOSFET транзисторы, в которых время может равняться 0,5 микросекунды.
Учитывая все вышеперечисленные требования к транзисторам, можно собрать качественный своими руками. Также для этого нужен набор инструментов и приборов, включающий в себя осциллограф, паяльник, мультиметр, вольтметр и набор отвёрток. Перед началом работы следует внимательно изучить схемы прибора и приобрести все необходимые детали.
Многие фирмы предлагают качественные запчасти для сварочных инверторов. Но в данном сегменте рынка выделяется фирма IR. Специалисты данной компании разработали и выпустили транзисторы типа IRG4PH50UD и IRG4PC50UD, а также полевые транзисторы IRFPS40N50, IRFPS37N50A и IRFPS43N50K.
Они подходят к описанным выше параметрам и являются надёжными элементами, которые обеспечат долгую работу сварочного аппарата даже при частом использовании при условии правильной эксплуатации. Нельзя допускать, чтобы в него попадала металлическая стружка, влага, пыль и другие посторонние предметы. Это может привести к короткому замыканию.
Во время сборки сварочного инвертора следует соблюдать правила по технике безопасности при работе с электрическими приборами.
Сварочный инвертор, также называемый сварочным аппаратом, некогда был изобретен достаточно известным ученым Юрием Негуляевым и с тех пор стал практически незаменимым прибором. Сварочный инвертор самодельный...
Перед началом работы стоит внимательно просмотреть «Аргонная сварка. Видео» для того, чтобы понять преимущества её использования, нюансы самого процесса, а также самые распространённые ошибки, которые...
Сделать сварочный инвертор своими руками – задача вполне посильная даже для человека, поверхностно знакомого с электроникой.
Главное, понимать, как работает устройство, и чётко следовать инструкциям. Многие думают, что самодельные приборы не позволят им проводить эффективные сварочные работы.
Однако правильно сделанный инвертор не только будет работать не хуже серийного, но и поможет вам сэкономить кругленькую сумму.
Что понадобится для сборки инвертора
Для того чтобы создать самый простой сварочный инвертор самостоятельно, вам понадобятся:
Всё это вам стоит подготовить, чтобы собрать сварочный инвертор, схема такого устройства будет включать:
- драйверы силовых ключей;
- блок питания;
- силовой блок.
При такой сборке инвертор будет иметь следующие характеристики:
- потребляемое напряжение - 220 В;
- сила тока на входе - 32 А;
- сила тока на выходе 250 А.
Создание блока питания
Очень важно правильно сделать трансформатор для блока питания. Он будет обеспечивать подачу стабильного напряжения. Трансформатор мотается на феррите шириной 7х 7, 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.
Сборка силового блока
Силовой блок снижает напряжение тока, но увеличивает его силу. Его основой тоже является трансформатор. Для него нужны 2 сердечника шириной 20х208 2000 нм. Обматывать такой трансформатор нужно медной полосой шириной в 40 мм и толщиной в четверть миллиметра. Для обеспечения термоизоляции каждый слой обматывайте износоустойчивой термобумагой. Вторичную обмотку формируйте из трёх медный полос, изолируемых с помощью фторопластовой ленты.
Распространённой ошибкой является создание обмотки понижающего трансформатора из толстой проволки. Этот трансформатор работает с высокочастотным током , поэтому оптимально будет использовать широкие проводники.
Инверторный блок
Любой инвертор должен преобразовывать постоянный ток. Для выполнения этой функции используются открывающие и закрывающие трансформаторы с высокой частотой.
Вот схема этого блока:
Схема этого блока не так проста, как предыдущая. А всё из-за того, что эту часть стоит собирать на основе нескольких мощных трансформаторов. Это позволит сбалансировать частоту, а также значительно снизит уровень шума при сварочных работах.
Чтобы свести к минимуму резонансные выбросы трансформатора и снизить потери в транзисторном блоке, в эту схему добавлены соединённые последовательно конденсаторы.
Охлаждение
Аппарат сильно нагревается при инверторной сварке, поэтому вам нужно сделать систему охлаждения. Перенагревание может привести даже к выходу всего устройства из строя , поэтому, кроме радиаторов, используются вентиляторы. Мощный вентилятор сможет охладить всю систему, его следует устанавливать напротив понижающего трансформатора. Если вы используете вентиляторы малой мощности, то вам понадобится около 6 штук.
Не забудьте установить на самый нагревающийся радиатор термодатчик, который сработает в случае перегрева и выключит всю систему. Также установите заборщики воздуха, это позволит вентиляции работать лучше.
Сборка конструкции
Для финальной сборки вам нужен будет качественный корпус. Вы можете либо купить его, либо самостоятельно собрать, используя тонкие листы металла. Транзисторные блоки закрепляйте с помощью скоб.
Используя текстолит , создайте электронные платы. Во время монтажа магнитопроводов сделайте между ними зазоры для циркуляции воздуха.
Вам нужно будет приобрести и установить на ваш инвертор ШИМ-контроллер, который будет стабилизировать силу и напряжение тока. Также на лицевой части инвертора закрепите элементы управления: тумблер для включения/выключения устройства, сигнальные светодиоды, зажимы для кабелей и ручку переменного транзистора.
Сделать инвертор своими руками, конечно, важно, но также важно правильно провести его диагностику. Для начала подайте небольшой ток в 15 В на ШИМ-контроллер и вентилятор. Таким образом вы проверите работоспособность контроллера и не допустите перегрева при тестах.
После заряда конденсаторов подавайте ток на реле, отвечающее за замыкание резистора. Ни в коем случае не подавайте ток напрямую - может произойти взрыв. Проверьте, замкнулся ли резистор, после того как реле сработает. Также при его срабатывании на плате ШИМ сформируются прямоугольные импульсы, поступающие к оптронам. Точно так же проверьте правильность сборки диодного моста.
Для проверки правильности подключения фаз трансформатора используйте двухлучевой осциллограф. Один луч присоедините к первичной обмотке, второй - ко вторичной. Фазы импульсов должны получиться одинаковыми. Ориентируйтесь по шумам осциллографа , это поможет вам определиться, как вам нужно доработать схему агрегата.
Не забудьте проверить время беспрерывной работы инвертора. Начните с 10 секунд и постепенно повышайте время до 20 секунд и одной минуты.
Проводите диагностику сварочного инвертора время от времени и не забывайте о его обслуживании. Ведь только при должном уходе он прослужит вам долго.
Сварочные аппараты прочно вошли в обиход домашних мастеров. Традиционные трансформаторы недорого стоят, легко ремонтируются, и такую конструкцию можно изготовить собственноручно.
Однако у них есть недостаток – для сварки металла толще автомобильного кузова, требуются высокие токи. Это дает нагрузку со стороны первичной обмотки 220 вольт, порядка 3-5 Вт.
Заварить трубу в квартире не удастся, по техническим условиям, ввод счетчика ограничен мощностью 3,5-5 Вт. Да и в частном доме гарантирован просад электроэнергии.
Для работы в бытовых условиях лучше пользоваться сварочным инвертором. Этот прибор имеет меньшую мощность, компактные габариты и небольшую массу.
Стоимость такого автомата выше, чем обычного трансформаторного. Поэтому многие домашние «кулибины» изготавливают своими руками.
В отличие от трансформатора, при изготовлении которого вы боретесь с большим весом и толщиной вторичной обмотки, инвертор предлагает решить иные проблемы.
Схема сварочного инвертора может повергнуть в шок даже радиолюбителя со стажем, не говоря о домашнем мастере, познания которого сводятся к замене предохранителя.
Не стоит пугаться. Следуя инструкциям по сборке, любой радиолюбитель, умеющий держать в руках паяльник, соберет этот блок за несколько свободных вечеров.
Важно! Сварочный инвертор при работе использует токи высокой частоты, поэтому некоторые элементы сильно греются.
Чтобы подключить к бортовой электросистеме автомобиля бытовые устройства требуется инвертор, который сможет повысить напряжение с 12 В до 220 В. На полках магазинов они имеются в достаточном количестве, но не радует их цена. Для тех, кто немного знаком с электротехникой есть возможность собрать преобразователь напряжения 12 220 вольт своими руками. Две простые схемы мы разберем.
Преобразователи и их типы
Есть три типа преобразователей 12-220 В. Первый — из 12 В получают 220 В. Такие инверторы популярный у автомобилистов: через них можно подключать стандартные устройства — телевизоры, пылесосы и т.д. Обратное преобразование — из 220 В в 12 — требуется нечасто, обычно в помещениях с тяжелыми условиями эксплуатации (повышенная влажность) для обеспечения электробезопасности. Например, в парилках, бассейнах или ванных. Чтобы не рисковать, стандартное напряжение в 220 В понижают до 12, используя соответствующее оборудование.
Третий вариант — это, скорее, стабилизатор на базе двух преобразователей. Сначала стандартные 220 В преобразуются в 12 В, затем обратно в 220 В. Такое двойное преобразование позволяет иметь на выходе идеальную синусоиду. Такие устройства необходимы для нормальной работы большинства бытовой техники с электронным управлением. Во всяком случае, при установке настоятельно советуют запитать его именно через такой преобразователь — его электроника очень чувствительная к качеству питания, а замена платы управления стоит примерно как половина котла.
Импульсный преобразователь 12-220В на 300 Вт
Эта схема проста, детали доступны, большинство из них можно извлечь из блока питания для компьютера или купить в любом радиотехническом магазине. Достоинство схемы — простота реализации, недостаток — неидеальная синусоида на выходе и частота выше стандартных 50 Гц. То есть, к данному преобразователю нельзя подключать устройства, требовательные к электропитанию. К выходу напрямую можно подключать не особ чувствительные приборы — лампы накаливания, утюг, паяльник, зарядку от телефона и т.п.
Представленная схема в нормальном режиме выдает 1,5 А или тянет нагрузку 300 Вт, по максимуму — 2,5 А, но в таком режиме будут ощутимо греться транзисторы.
Построена схема на популярном ШИМ-контроллере TLT494. Полевые транзисторы Q1 Q2 надо размещать на радиаторах, желательно — раздельных. При установке на одном радиаторе, под транзисторы уложить изолирующую прокладку. Вместо указанных на схеме IRFZ244 можно использовать близкие по характеристикам IRFZ46 или RFZ48.
Частота в данном преобразователе 12 В в 220 В задается резистором R1 и конденсатором C2. Номиналы могут немного отличаться от указанных на схеме. Если у вас есть старый нерабочий беспербойник для компьютера, а в нем — рабочий выходной трансформатор, в схему можно поставить его. Если трансформатор нерабочий, из него извлечь ферритовое кольцо и намотать обмотки медным проводом диаметром 0,6 мм. Сначала мотается первичная обмотка — 10 витков с выводом от середины, затем, поверх — 80 витков вторичной.
Как уже говорили, такой преобразователь напряжения 12-220 В может работать только с нагрузкой, нечувствительной к качеству питания. Чтобы была возможность подключать более требовательные устройства, на выходе устанавливают выпрямитель, на выходе которого напряжение близко к нормальному (схема ниже).
В схеме указаны высокочастотные диоды типа HER307, но их можно заменить на серии FR207 или FR107. Емкости желательно подобрать указанной величины.
Инвертор на микросхеме
Этот преобразователь напряжения 12 220 В собирается на основе специализированной микросхемы КР1211ЕУ1. Это генератор импульсов, которые снимаются с выходов 6 и 4. Импульсы противофазные, между ними небольшой временной промежуток — для исключения одновременного открытия обоих ключей. Питается микросхема напряжением 9,5 В, который задается параметрическим стабилизатором на стабилитроне Д814В.
Также в схеме присутствуют два полевых транзистора повышенной мощности — IRL2505 (VT1 и VT2). Они имеют очень низкое сопротивление открытого выходного канала — около 0,008 Ом, что сравнимо с сопротивлением механического ключа. Допустимый постоянный ток — до 104 А, импульсный — до 360 А. Подобные характеристики реально позволяют получить 220 В при нагрузке до 400 Вт. Устанавливать транзисторы необходимо на радиаторы (при мощности до 200 Вт можно и без них).
Частота импульсов зависит от параметров резистора R1 и конденсатора C1, на выходе установлен конденсатор C6 для подавления высокочастотных выбросов.
Трансформатор лучше брать готовый. В схеме он включается наоборот — низковольтная вторичная обмотка служит как первичная, а напряжение снимается с высоковольтной вторичной.
Возможные замены в элементной базе:
- Указанный в схеме стабилитрон Д814В можно заменить любым, выдающим 8-10 V. Например, КС 182, КС 191, КС 210.
- Если нет конденсаторов C4 и C5 типа К50-35 на 1000 мкФ, можно взять четыре 5000 мкФ или 4700 мкФ и включить их параллельно,
- Вместо импортного конденсатора C3 220m можно поставить отечественный любого типа на 100-500 мкФ и напряжение не ниже 10 В.
- Трансформатор — любой с мощностью от 10 W до 1000 W, но его мощность должна быть минимум в два раза выше планируемой нагрузки.
При монтаже цепей подключения трансформатора, транзисторов и подключения к источнику 12 В надо использовать провода большого сечения — ток тут может достигать высоких значений (при мощности в 400 Вт до 40 А).
Инвертор с чистым синусом а выходе
Схемы денных преобразователей сложны даже для опытных радиолюбителей, так что сделать их своими руками совсем непросто. Пример самой простой схемы ниже.
В данном случае проще собрать подобный преобразователь из готовых плат. Как — смотрите в видео.
В следующем ролике рассказано как собирать преобразователь на 220 вольт с чистым синусом. Только входное напряжение не 12 В, а 24 В.
А в этом видео как раз рассказано, как можно менять входное напряжение, но получать на выходе требуемые 220 В.