Изготовление сварочного инвертора в домашних условиях – очень увлекательное дело, особенно для любителей самоделок. При этом можно и не иметь глубочайших электротехнических знаний, просто делать все строго в определенном порядке. К тому же, не будет лишним понять принцип работы такого устройства.
Основной смысл в том, чтобы собирать все самому – это приличная экономия средств, если основные показатели аппарата будут приблизительно такими же, как у тех, что предлагает торговая сеть.
Да и внешне самодельный сварочный инвертор, может не отличаться от заводского. Работу можно будет проводить, применяя электроды 3-5 миллиметров в диаметре при дуге до 10 миллиметров.
Инвертор сварочный своими руками
Метод сварки металлов на сегодня насчитывает немало способов и большинство их основано на использовании электричества. Электросварка же в свою очередь, также подразделяется на несколько видов, в том числе и инверторный способ.
Последний стал популярен относительно недавно и до того, как на полках магазинов появились малогабаритные и легкие в переноске аппараты, домашняя сварка была уделом немногих. После массового внедрения сварочных инверторов оказалось, что принцип устройства и работы этого аппарата достаточно прост и при желании, собрать такой же можно самостоятельно.
Существуют четыре основных типа сварочных аппаратов
- Трансформатор. Устройство работает на переменном токе. Основной узел ничем не отличается обычного блока питания: на входе 220 вольт, на выходе требуемые 60 вольт. За счет возможности механического перемещения вторичной обмотки по сердечнику, меняется значение рабочего тока.
Преимущества: простота и дешевизна конструкции, ремонтопригодность.Недостатки: большие размер и вес, переменный ток приводит к нестабильному формированию сварочного шва, для работы требуется высокая квалификация специалиста. - Выпрямитель. По сути, это тот же трансформатор, только с диодным (тиристорным) выпрямителем в цепи вторичной обмотки.
После преобразования напряжения на трансформаторе (с традиционным механическим регулятором силы тока), вторичное переменное напряжение выпрямляется одним из способов. В примитивных (недорогих) конструкциях применяется диодный мост. Более продвинутые схемы работают на тиристорной схеме, с возможностью регулировки параметров.Преимущества: стабильные параметры сварки, возможность работать с различными металлами, не требуется высокая квалификация мастера.Недостатки: более высокая стоимость, сложность в ремонте и обслуживании.Некоторые мастера переделывают простейший трансформаторный сварочник в аппарат постоянного тока. Для этого необходимо лишь собрать мощный выпрямитель, и подключить его к выходу вторичной обмотки. Для этого потребуются мощные диоды (собираем мост) и радиаторы для рассеивания тепла.
Общий недостаток рассмотренных схем — зависимость выходных параметров от качества электросети. Если есть просады напряжения (при сварке — это нормальное явление), меняются характеристики выходных напряжения и тока. За счет этого страдает качество сварочного шва. Поэтому ручная регулировка силы тока (перемещением обмоток) обязательна.
Любой из перечисленных аппаратов можно собрать самостоятельно. Проведем обзор технологий изготовления по моделям:
Читать также: Как правильно покрасить потолок снежкой
Описание
Инвертор – это прибор преобразующий постоянный электрический ток в переменный, а в сварочном аппарате инверторного типа происходит двойное преобразование:
- Переменный ток силой не превышающей 5 ампер, с напряжением 220/380 вольт и частотой 50 Гц преобразовывается в постоянный с такими же значениями.
- Полученный постоянный ток преобразовывается в переменный с напряжением в несколько десятков вольт и силой тока до нескольких сотен ампер.
Такая трансформация более выгодна, поскольку получаемые характеристики сварочного тока имеют высокую стабильность и легко управляются, что дает возможность настроить оптимальный режим сварки при различных размерах свариваемых деталей.
Сварочные инверторы, это моноблочные приборы, и главное их достоинство – эргономичность. В отличие от сварочных трансформаторов, в том числе и выдающих постоянный ток, инверторы могут переноситься одним человеком, а обладающие небольшой мощностью, имеют вес всего в несколько килограмм и легко вешаются на плечо.
Преобразование происходит за счет трансформатора и электронных микросхем, требующих качественного охлаждения, поэтому в корпусе также размещается мощный вентилятор. Несмотря на кажущуюся сложность, сварочный инвертор можно собрать и своими руками. Такой прибор сможет обеспечить сваривание не хуже, чем его заводские аналоги.
Строение самодельного инвертора
Практически все сварочные инверторы, изготовленные своими руками, имеют такие основные элементы:
- Блок питания;
- Драйвера силовых ключей;
- Силовая часть.
При конструировании сварочного инвертора важно ориентироваться в его характеристиках:
- Максимальное значение потребляемого тока – 32 А;
- При работе используется ток не более 250 А;
- Для выполнения сварочных работ достаточного сетевого напряжения 220 В;
- Для работ используются электроды диаметром 3- 5 мм , и длиной 10 мм .
- Полученный аппарат будет иметь показатели КПД не меньше, чем профессиональная версия прибора.
Принцип работы
Основным элементом системы, является силовой трансформатор с выпрямителем. Его вторичная обмотка, сильно нагревается, поэтому при компоновке устройства, очень важно расположить ее на пути воздушного потока исходящего от вентилятора.
Выпрямленный ток пропускается через фильтр из триодов с высокой частотой коммутации, в результате, частота вторичного переменного тока может достигать значения в 50 КГц. Обратная зависимость частоты и габаритов электротехнического оборудования известна давно, что и позволило придать инверторам такие скромные размеры. Такой же принцип успешно используется везде, где необходима экономия пространства, например, в бортовой сети самолета или подводной лодки, частота электрического тока также измеряется тысячами герц.
В сварочном трансформаторе, производится преобразование электродвижущей силы, в то время, как в инверторе преобразуются высокочастотные токи, что позволило в разы уменьшить вес трансформатора и сократить расход материала на его изготовление. Для защиты от перегрузки, на вторичной стороне устанавливается плавкий предохранитель, который можно заменить с лицевой панели. Пользователь может регулировать силу подаваемого на электрод тока с помощью регулятора, значение тока выводится на цифровое табло.
Инверторный блок
Даже простой сварочный инвертор должен выполнять свою основную функцию – преобразовывать постоянный ток, сформированный выпрямителем такого аппарата, в переменный ток высокой частоты. Для решения этой задачи применяются силовые транзисторы, открывающиеся и закрывающиеся с высокой частотой.
Принципиальная схема инверторного блока (нажмите для увеличения)
Инверторный блок аппарата, отвечающий за преобразование постоянного тока в высокочастотный переменный, лучше собирать на основе не одного мощного транзистора, а нескольких менее мощных. Такое конструктивное решение позволит стабилизировать частоту тока, а также минимизировать шумовые эффекты при выполнении сварочных работ.
В электронной схеме сварочного инвертора также присутствуют конденсаторы, соединенные последовательно. Они необходимы для решения двух основных задач:
- минимизации резонансных выбросов трансформатора;
- снижения потерь в транзисторном блоке, возникающих при его выключении и обусловленных тем, что транзисторы открываются гораздо быстрее, чем закрываются (в этот момент и могут возникать потери тока, сопровождаемые нагреванием ключей транзисторного блока).
Собранная электронная часть инвертора
Область применения
Трудно представить строительные работы, при которых не использовалась бы сварка. Сварочные инверторы существенно расширили область ее применения, так как обладают достаточно большой долей мобильности, в отличие от громоздких трансформаторных аппаратов. Сегодня инверторную сварку применяют:
- Для сваривания деталей из черных металлов.
- Для сваривания деталей из цветных металлов.
- При необходимости сваривания в малопроходимых местах, например, в подземных туннелях трубопроводов.
- Для сваривания фасонных деталей на производстве.
- Для сварки в бытовых условиях.
В промышленности, для сваривания применяются инверторы с автоматической и полуавтоматической подачей сварочной проволоки, что позволяет унифицировать процесс и снизить долю ручного труда.
инструкция, схема, характеристика и применение устройства
Сначала разберем, что же это такое. Если при использовании электродуговой сварки, еще включать непродолжительные электроимпульсные сигналы, то мы и получим импульсную сварку.
В данном случае главное не проводить параллель такого типа с точечной сваркой.
Импульсная точечная сварка и импульсно-дуговая сварка, это абсолютно разного рода способы сваривания металлических частей.
Содержание статьиПоказать
Разберем алгоритм сбора импульсной сварки
Преобразователь
Для начала, необходимо рассмотреть процесс сбора импульсного преобразователя. Его соответственно обозначают, как силовой элемент сварочного агрегата.
На схеме показана модель сбора преобразователя.
В технической литературе и справочниках можно найти информацию по составным частям, которые входят в комплектацию преобразователя.
Механизм управления
На данном рисунке можно увидеть отчетливую и понятную схему управления, а также элементы схемы, на которой видно процесс запуска электро-агрегата.
Преимущества и недостатки
Основным преимуществом инверторных сварочных аппаратов является их размер, поскольку до этого, варить приходилось либо на стационарном посту, либо же, перемещать тяжелый сварочный трансформатор с помощью подручных средств, до места сварочных работ.
Благодаря двойному преобразованию, сварочный ток инвертора не зависит от сетевого и поэтому остается всегда с постоянными значениями, что позволило избежать таких неприятных явлений при сварке как:
- Залипание электрода.
- Отсутствие дуги при пониженном напряжении в сети.
- Пережог или недожог металла.
Инвертор универсален и подходит для сварки чугунных или цветных металлов соответствующими электродами, а также для аргонодуговой сварки неплавящимися электродами. Оператор имеет возможность регулировать ток в широких пределах.
Недостаток инверторов – это относительно высокая стоимость по сравнению с трансформаторами, но учитывая имеющиеся преимущества, он полностью нивелируется. Как и любая электроника, микросхемы аппарата требуют бережного отношения, поэтому рекомендуется периодически очищать внутреннее пространство от пыли.
Также электроника может выйти из строя в условиях низких температур или высокой влажности, поэтому окружающие условия должны согласовываться с паспортными данными прибора.
Создание блока питания
Очень важно правильно сделать трансформатор для блока питания. Он будет обеспечивать подачу стабильного напряжения. Трансформатор мотается на феррите шириной 7х7, всего формируется 4 обмотки:
- первичная (100 витков провода диаметром 0,3 мм)
- первая вторичной (15; 1 мм)
- вторая вторичной (15; 0,2 мм)
- третья вторичной (20; 0,3 мм)
Для начала нужно выполнить первую обмотку и изолировать её стеклотканью. На нее нужно намотать слой экранирующего провода, его витки следует располагать в том же направлении, что и витки самой обмотки.
Таким же образом выполняйте и остальные обмотки, не забывая изолировать их друг от друга.
Главная задача инвертора – преобразовывать переменный ток в постоянный. Для этого используются диоды, установленные по схеме «косого моста» . Также необходимо подобрать подходящие резисторы для электроцепи .
Читать также: Тахометр в машине что это такое
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.
Как сделать своими руками?
Хотя инверторные сварочные аппараты в широкой продаже в современном исполнении, стали доступны относительно недавно, они не являются чем-то новым. По сути, добавилось только удобное цифровое управление и более современные электронные компоненты.
Принцип же работы, как и сам аппарат были разработаны несколько десятков лет назад, да и сегодня, многие схемы сборки актуальны. Собрать самостоятельно инвертор можно имея старые электротехнические детали, на основе современных электронных компонентов. Такой аппарат выйдет значительно дешевле, чем заводской аналог.
Необходимые материалы и инструменты
Для сборки аппарата понадобятся:
- Ферритовый сердечник для силового трансформатора.
- Шина из меди или проволока для создания обмоток.
- Фиксирующая скоба для соединения половинок сердечника.
- Термостойкая изолента.
- Компьютерный вентилятор.
- Транзисторы.
- Паяльник, пассатижи, кусачки.
Схемы
На сегодняшний день, все схемы сварочных инверторов унифицированы и построены на основе использования импульсного трансформатора и мощных транзисторов типа MOSFET.
Каждый из производителей вносит незначительные изменения в виде фирменных разработок, однако, в общем функционал аппарата не претерпевает каких-либо существенных изменений.
За основу также может браться принципиальная схема Юрия Негуляева – ученого и разработчика отечественного сварочного аппарата инверторного типа.
Пошаговое руководство
- Для размещения всех элементов необходимо подобрать корпус. Рекомендуется использовать старый системный компьютерный блок, так как там уже предусмотрены отверстия для вентиляции.
- Необходимо увеличить прочность корпуса, так как вес агрегата может достигать до десяти килограмм. Для этого, в углах устанавливаются металлические уголки на резьбовом крепеже.
- Первичная обмотка трансформатора – намотка проволоки производится по всей ширине каркаса, это способствует стабильной работе трансформатора при перепаде напряжений. Для намотки используются только медные провода, при отсутствии шины, несколько проводов соединяются в пучок.
- Вторичная обмотка трансформатора – наматывается в несколько слоев, для этого используют несколько проводов сечением 2 мм, соединенных в пучок.
- Между обмотками необходим усиленный слой изоляции, во избежание попадания на вторичную обмотку сетевого напряжения.
- Между сердечником трансформатора и обмотками предусматривается воздушный зазор, для обеспечения циркуляции воздуха.
- Отдельно на ферритовом сердечнике выполняется трансформатор тока, при сборке закрепляющийся на плюсовой линии и соединяющийся с панелью управления.
- Транзисторы необходимо прикрепить к радиатору, но обязательно через термопроводящую диэлектрическую прокладку. Это обеспечит эффективный теплоотвод и защиту от короткого замыкания.
- Диоды выпрямляющего контура крепятся аналогичным способом, к пластине из алюминия. Выходы диодов соединяются неизолированным проводом сечением 4 мм.
- Силовые проводники внутри корпуса разводятся таким образом, чтобы исключить короткое замыкание.
- Вентилятор устанавливают на задней стенке, что сэкономит пространство и позволит обдувать сразу несколько радиаторов.
Электросхема сварочного инвертора
Изготовление трансформатора
Трансформатор намотан на куске ферритового стержня от радиоприемника.
- Обмотка коллектора – 20 витков провода 1 мм.
- Обмотка базы – 5 витков поводом 0,5-1 мм.
- Высоковольтная обмотка – 500 витков поводом 0,14-0,25 мм.
Все обмотки мотаются в одну сторону. Сначала коллекторная обмотка, по верх неё обмотка базы. Затем следует трехслойная изоляция из белой изоленты. Далее наматываем высоковольтную обмотку, 1 слой 125 витков потом изоляция, затем повторяем. Итого должно получиться 4 слоя, что равно 500 виткам. Сверху так же изолируем белой изолентой в несколько слоев.
Собираем схему. Если все исправно – должно запуститься все без проблем. Так как рабочая частота генератора превышает звуковую частоту, то писк при работе вы не услышите, так что не стоит прикасаться к выходу трансформатора руками.
Запуск генератора начните с напряжения 12 Вольт и при необходимости повышайте. Дуга зажигается с расстояния 1 см, что свидетельствует о напряжении 30 кВ. Высокая частота не дает разорваться горящей дуге, вследствие чего дуга горит очень стабильно. При использовании медного электрода при близком контакте с другим электродом образуется плазменная среда (плазма меди) в результате чего повышается температура дуговой сварки-резки.
Испытания сварочного аппарата резкой и сваркой
Режем дугой лезвие от бритвы.
Сплавляем медные провода, толщиной до 1 мм.
В роли электрода использовалась толстая медная проволока. Он зажат в деревянной спичке, так как сухое дерево является и хорошим изолятором.
Если вам понравился этот небольшой сварочный аппарат, то вы можете сделать его и больших размеров, и мощности. Но будьте крайне осторожны. Также для увеличения мощности можно собрать генератор по двухтактной схеме, да ещё и на полевых транзисторах, как тут – Простой индукционный нагреватель 12 В. В этом случае мощность будет порядочная. Также не стоит смотреть на яркие разряды дуги не вооруженным взглядом, используйте специальные защитные очки.
Настройка аппарата
После сборки аппарата необходима дополнительная настройка для получения корректных значений сварочного тока и напряжения:
- Подается сетевое напряжение, на плату и привод вентилятора.
- Необходимо дождаться полной зарядки силовых конденсаторов, затем проверить работу реле, убедившись что напряжение на токоограничивающем резисторе, установленном в цепи конденсаторов отсутствует, после чего замкнуть его.
- При помощи осциллографа определяется значение тока вырабатываемого инвертором, для чего замеряется периодичность импульсов, поступающих на обмотку трансформатора.
- Проверяется режим сварки на блоке управления, для чего вольтметр подключают к выходу усилителя осциллографа. В маломощных инверторах, значение напряжения достигает около 15 вольт.
- Проверяется работа выходного моста, путем подачи напряжения 16 вольт от блока питания. Следует помнить, что в режиме холостого хода, потребление блока составляет около 100 мА и это необходимо учитывать при проведении измерений.
- Тестируется работа с силовыми конденсаторами. Напряжение изменяют со значения 16 вольт на 220. Осциллограф подключают к выходным транзисторам и контролируют амплитуду сигнала, она должна быть идентичной с той, что была на испытаниях с пониженным напряжением.
Система охлаждения
Силовые элементы схемы самодельного сварочного инвертора сильно нагреваются в процессе работы, что может привести к их выходу из строя. Чтобы этого не произошло, кроме радиаторов, на которых монтируют наиболее нагревающиеся блоки, необходимо использовать вентиляторы, отвечающие за охлаждение.
Читать также: Декор из металла своими руками
Если у вас имеется в наличии мощный вентилятор, можно обойтись и им одним, направив поток воздуха от него на понижающий силовой трансформатор. Если же вы используете маломощные вентиляторы от старых компьютеров, их потребуется порядка шести штук. Одновременно три таких вентилятора следует установить рядом с силовым трансформатором, направив поток воздуха от них на него.
Мощный вентилятор обеспечит хорошее охлаждение элементов устройства
Для предотвращения перегрева самодельного сварочного инвертора следует также использовать термодатчик, установив его на самый нагревающийся радиатор. Такой датчик в случае достижения радиатором критической температуры отключит поступление электрического тока на него. Чтобы система вентиляции инвертора работала эффективно, в его корпусе должны присутствовать правильно выполненные заборщики воздуха. Решетки таких заборщиков, через которые внутрь устройства будут поступать потоки воздуха, не должны ничем перекрываться.
Обслуживание и ремонт
Для сборки, обслуживания и ремонта сварочного аппарата инверторного типа необходимо иметь достаточный уровень электротехнических знаний. При отсутствии таковых и необходимости ремонта, пользователь может производить лишь текущее обслуживание:
- Чистка аппарата от пыли – производится пылесосом при открытом корпусе. Если аппарат используется постоянно в строительных работах, то необходима регулярная чистка.
- Замена предохранителя – защищает схемы аппарата от повреждений при перегрузке и коротких замыканиях.
- Ремонт коммутирующих частей на сварочных кабелях.
Как выглядит схема инверторной сварки
Для того, чтобы понимать, что вообще собой представляет сварочный инверторный аппарат, необходимо рассмотреть схему, представленную ниже.
Электрическая схема инверторной сварки
Все эти компоненты необходимо объединить и тем самым получить сварочный аппарат, который будет незаменимым помощником при выполнении слесарных работ. Ниже представлена принципиальная схема инверторной сварки.
Схема блока питания инверторной сварки
Плата, на которой находится блок питания аппарата, монтируется отдельно от силовой части. Разделителем между силовой частью и блоком питания выступает металлический лист, подсоединенный к корпусу агрегата электрически.
Для управления затворками применяются проводники, припаивать которые нужно поблизости транзисторов. Эти проводники соединяются между собой парно, а сечение этих проводников не играет особой роли. Единственное, что важно учитывать — это длина проводников, которая не должна превышать 15 см.
Для человека, который не знаком с основами электроники, прочесть такого рода схему проблематично, не говоря уже о назначении каждого элемента. Поэтому если у вас нет навыков работы с электроникой, то лучше попросить знакомого мастера помочь разобраться. Вот, к примеру, ниже изображена схема силовой части инверторного сварочного аппарата.
Схема силовой части инверторной сварки
Сварочный полуавтомат из инвертора
В технологических процессах требуется сваривание шаблонных деталей и наибольшего качества можно добиться используя автоматические и полуавтоматические сварочные установки с подачей проволоки для сваривания. Получить такое устройство из самодельного или промышленного инвертора, можно только при наличии соответствующих знаний и правильной перенастройке блока управления.
Дело в том, что источники питания для ручной и полуавтоматической сварки проектируются с различными вольтамперными характеристиками, и инвертор к которому добавлен только механизм для подачи проволоки, будет в итоге давать неровный шов с рваными краями.
Самодельный сварочный трансформатор для дуговой сварки
Прежде чем приступать к дальнейшей работе по изготовлению СТ, следует решить: что именно вы будете создавать. Вам необходимо:
- выбрать конструкцию и электрическую принципиальную схему будущего устройства;
- произвести электрический и, при необходимости, конструктивный расчёт его параметров
.
Только после этого следует подбирать необходимую комплектацию, материалы и готовить, при необходимости,специальный инструмент.
Как рассчитать сварочный трансформатор. Схема
Вопрос, как рассчитать сварочный трансформатор самодельный, очень специфичен, так как он не соответствуют типовым схемам и общепринятым правилам. Дело в том, что при изготовлении самоделок параметры их компонентов «подгоняются» под уже имеющиеся в наличии комплектующие (в основном — под магнитопровод). Более того, часто случается, что:
- трансформаторы собираются не из самого лучшего трансформаторного железа;
- обмотки наматываются не самым подходящим проводом и много других отрицательных факторов.
В результате, самоделки греются и «гудят» (пластины сердечника вибрируют с частотой электросети: 50 Гц), но, при этом, «делают своё дело» — сваривают металл.
По форме сердечников различают трансформаторы следующих основных типов:
- стержневой;
- броневой.
Пояснения к рисунку:
- а – броневой;
- б – стержневой.
Трансформаторы стержневого
типа, по сравнению с трансформаторами
броневого
типа, допускают большие плотности токов в обмотках. Благодаря этому они имеют более высокий КПД, но и трудоёмкость их изготовления значительно выше. Тем не менее, их используют чаще.
На стержневом сердечнике применяют схемы обмоток, приведённые на рисунке.
Пояснения к рисунку:
- а – сетевая обмотка на двух сторонах сердечника;
- б – соответствующая ей вторичная (сварочная) обмотка, включённая встречно-параллельно;
- в – сетевая обмотка на одной стороне сердечника;
- г – соответствующая ей вторичная обмотка, включенная последовательно.
Для примера выполним расчёт СТ собранного по схеме «в» — «г». Его вторичная обмотка состоит из двух равных частей (половинок). Они расположены на противоположных плечах магнитопровода, а между собой соединены последовательно. Расчёты заключаются в определении теоретических и выборе действительных размеров магнитопровода.
Определяемся с мощностью СТ (по величине тока во вторичной обмотке) из следующих соображений. Для электросварки в быту чаще всего используются покрытые электроды Ø, мм: 2, 3, 4. Выбираем «золотую середину» для самых ходовых — 120…130 А. Мощность СТ определяется по формуле:
P = Uх.х. × Iсв. × cos(φ) / η, где:
- Uх.х. — напряжение холостого хода;
- Iсв. — ток сварки;
- φ — угол сдвига фаз между напряжением и током. Принимаем: cos(φ) = 0,8;
- η — КПД. Для самодельных СТ: КПД = 0,7.
Если произвести расчет магнитопровода по справочнику, то его сечение для выбранного тока равно 28 кв.см. На практике, сечение магнитопровода для той же мощности может варьироваться в пределах: 25…60 кв.см.
Для каждого сечения необходимо определить (по справочнику) количество витков первичной обмотки для обеспечения на выходе заданной мощности. Мы лишь заметим, что чем больше площадь сечения магнитопровода (S), тем меньше понадобится витков обеих катушек. Это существенный момент, т. к. большое количество витков может не поместиться в «окно» магнитопровода.
Возможно использование магнитопровода старого трансформатора (например, от микроволновой печки, конечно, после некоторой его реконструкции – замены вторичной обмотки).
Если у вас нет старого трансформатора, то следует прибрести трансформаторное железо, из которого вы иизготовите сердечник СТ.
Пояснения к рисунку:
- а – пластины Г-образной формы;
- б – пластины П-образной формы;
- в – пластины из полос трансформаторной стали;
- c и d – размеры «окна», см;
- S = a х b – площадь поперечного сечения сердечника (ярма), кв.см.
Расчёт количества витков первичных обмоток при напряжении питания сети 220…240 В, выбранных нами токах сварки и параметрах магнитопровода можно произвести по следующим формулам: N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2). Для обмоток на одном плече (по половине обмотки друг на друге, соединённые последовательно); N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2). Обмотки разнесены на разные плечи.
Условные обозначения в обеих формулах:
- U1 – напряжение источника питания;
- N1 — количество витков первичной обмотки;
- Sиз — сечение магнитопровода (кв.см);
- I2 — заданный сварочный ток вторичной обмотки (А).
Выходное напряжение вторичной обмотки СТ в режиме холостого хода у самодельных сварочных трансформаторов находится, как правило, в пределах 45…50В. По следующей формуле можно определить её количество витков: U1/U2 = N1/N2.
Для удобства подбора силы сварочного тока, на обмотках делают отводы.
Намотка сварочного трансформатора и монтаж
Для первичной обмотки трансформатора применяется специальный термостойкий медный провод, имеющий хлопчатобумажную или стеклотканевую изоляцию.
С учётом выбранной выше мощности, электрический ток в первичной обмотке может достигать 25 А. Исходя из этих соображений, первичную обмотку СТ следует наматывать проводом, имеющим сечение ≥ 5…6 кв.мм. Это, кроме всего прочего, существенно увеличит надежность СТ.
Вторичная обмотка выполняется медной проволокой, сечение которой: 30…35 кв.мм. Особое внимание следует уделить выбору изоляции провода вторичной обмотки, так как по ней протекает большой сварочный ток. Она должна быть очень надёжной — особое внимание следует уделить теплостойкости.
При монтаже обмоток обратите внимание на следующее:
- намотка производится в одном направлении;
- между рядами обмоток прокладывается изолирующий слой дополнительной изоляции (рекомендуем – хлопчатобумажной) .
Собранный СТ следует поместить в защитный кожух с отверстиями для вентиляции.
Видео
Посмотрите, как была реализована задача сборки аппарата:
На переменном токе
По такому принципу работают классические сварочные аппараты: напряжение с первичной обмотки 220 В понижается до 50 – 60 В на вторичной и подается на сварочный электрод с заготовкой.
Перед тем, как приступить к изготовлению, подберите все необходимые элементы:
- Магнитопровод – более выгодными считаются наборные сердечники с толщиной листа 0,35 – 0,5мм, так как они обеспечивают наименьшие потери в железе сварочного аппарата. Лучше использовать готовый сердечник из трансформаторной стали, так как плотность прилегания пластин играет основополагающую роль в работе магнитопровода.
- Провод для намотки катушек – сечение проводов выбирается в зависимости от величины, протекающих в них токов.
- Изоляционные материалы – основное требование, как к листовым диэлектрикам, так и к родному покрытию проводов – устойчивость к высоким температурам. Иначе изоляция сварочного полуавтомата или трансформатора расплавится и возникнет короткое замыкание, что приведет к поломке аппарата.
Наиболее выгодным вариантом является сборка агрегата из заводского трансформатора, в котором вам подходит и магнитопровод, и первичная обмотка. Но, если подходящего устройства под рукой нет, придется изготовить его самостоятельно. С принципом изготовления, определения сечения и других параметров самодельного трансформатора вы можете ознакомиться в соответствующей статье: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html.
В данном примере мы рассмотрим вариант изготовления сварочного аппарата из блока питания микроволновки. Следует отметить, что трансформаторная сварка должна обладать достаточной мощностью, для наших целей подойдет сварочный аппарат хотя бы на 4 – 5кВт. А так как один трансформатор для микроволновки имеет только 1 – 1,2 кВт, для создания аппарата мы будем использовать два трансформатора.
Для этого вам понадобится выполнить такую последовательность действий:
- Возьмите два трансформатора и проверьте целостность обмоток, питаемых от электрической сети 220В.
- Распилите магнитопровод и снимите высоковольтную обмотку,
Рис. 1: распилите сердечник
Рис. 2: уберите высоковольтную обмотку
оставив только низковольтную, в таком случае намотку первичной катушки уже делать не нужно, так как вы используете заводскую.
- Удалите из цепи катушки на каждом трансформаторе токовые шунты, это позволит увеличить мощность каждой обмотки.
Рис. 3: удалите токовые шунты
- Для вторичной катушки возьмите медную шину сечением 10мм2 и намотайте ее на заранее изготовленный каркас из любых подручных материалов. Главное, чтобы форма каркаса повторяла габариты сердечника.
Рис. 4: намотайте вторичную обмотку на каркас
- Сделайте диэлектрическую прокладку под первичную обмотку, подойдет любой негорючий материал. По длине ее должно хватать на обе половинки после соединения магнитопровода.
Рис. 5: сделайте диэлектрическую прокладку
- Поместите силовую катушку в магнитопровод. Для фиксации обеих половинок сердечника можно использовать клей или стянуть их между собой любым диэлектрическим материалом.
Рис. 6: поместите катушку в магнитопровод
- Подключите выводы первички к шнуру питания, а вторички к сварочным кабелям.
Рис. 7: подключите шнур питания и кабели
Установите на кабель держатель и электрод диаметром 4 – 5мм. Диаметр электродов подбирается в зависимости от силы электрического тока во вторичной обмотке сварочного аппарата, в нашем примере она составляет 140 – 200А. При других параметрах работы, характеристики электродов меняются соответственно.
Во вторичной обмотке получилось 54 витка, для возможности регулировки величины напряжения на выходе аппарата сделайте два отвода от 40 и 47 витка. Это позволит осуществлять регулировку тока во вторичке посредством уменьшения или увеличения количества витков. Ту же функцию может выполнять резистор, но исключительно в меньшую сторону от номинала.
На постоянном токе
Такой аппарат отличается от предыдущего более стабильными характеристиками электрической дуги, так как она получается не напрямую с вторичной обмотки трансформатора, а от полупроводникового преобразователя со сглаживающим элементом.
Рис. 8: принципиальная схема выпрямления для сварочного трансформатора
Как видите, делать намотку трансформатора для этого не требуется, достаточно доработать схему существующего устройства. Благодаря чему он сможет выдавать более ровный шов, варить нержавейку и чугун. Для изготовления вам понадобится четыре мощных диода или тиристора, примерно на 200 А каждый, два конденсатора емкостью в 15000 мкФ и дроссель.
Схема подключения сглаживающего устройства приведена на рисунке ниже:
Рис. 9: схема подключения сглаживающего устройства
Процесс доработки электрической схемы состоит из таких этапов:
- Установите полупроводниковые элементы на радиаторы охлаждения.
Рис. 10: установите диоды на радиаторы
В связи с перегревом трансформатора во время работы, диоды могут быстро выйти со строя, поэтому им нужен принудительный отвод тепла.
- Соедините диоды в мост, как показано на рисунке выше, и подключите их к выводам трансформатора.
Рис. 11: соедините диоды в мост
Для подключения лучше использовать луженные зажимы, так как они не потеряют изначальную проводимость от больших токов и постоянной вибрации.
Рис. 12: используйте луженные зажимы
Толщина провода выбирается в соответствии с рабочим током вторичной обмотки.
- Подключите силовые конденсаторы и дроссель во вторичную цепь диодного моста
Рис. 13: подключите силовые конденсаторы
- Подсоедините к выводам сглаживающего устройства сварочные шлейфа, установите держатели для электродов – сварочный аппарат постоянного тока готов.
При сварке металлов таким аппаратом всегда следует контролировать нагрев не только трансформатора, но и выпрямителя. А при достижении критической температуры делать паузу для остывания элементов, иначе сварочный агрегат, сделанный своими руками, быстро выйдет со строя.
Как пользоваться самодельным аппаратом
После включения в цепь самодельного аппарата, контроллер в автоматическом режиме задаст определенную силу тока. При напряжении провода менее 100 Вольт, то это говорит о неисправности устройства. Придется разобрать аппарат и снова повторно провести проверку правильности сборки.
С помощью такого вида сварочных аппаратов можно осуществлять спайку не только черных, но и цветных металлов. Для того чтобы собрать сварочный аппарат, потребуется не только владение основами электротехники, но и свободное время для реализации задумки.
Инверторная сварка — незаменимая вещь в гараже у любого хозяина, поэтому если вы еще не обзавелись таким инструментом, то вы можете сделать его самостоятельно.
Комплектация агрегата для сварки
В сравнении с традиционными аппаратами трехфазный агрегат инверторного типа компактен, удобен в применении, надежен. Только один нюанс заставляет задуматься во время покупки – немаленькая цена.
Даже поверхностные подсчеты подсказывают, что смастерить сварочный аппарат своими руками выйдет дешевле.
Если подойти к выбору нужных элементов со всей серьезностью, то самодельный инструмент для сварки прослужит длительный период времени.
Вообще схема сварочного аппарата состоит из трех блоков: блока выпрямителя, блока питания и блока инвертора.
Самодельный аппарат постоянного и переменного тока можно укомплектовать так, что он может быть легким на вес и иметь небольшой размер.
Самодельный сварочный аппарат легко сооружают своими руками, пользуясь доступными всем предметами.
Все нужные для создания сварочного агрегата детали есть в электрической технике или в приборах, где некоторые элементы отказали в работе.
Можно соорудить простой регулятор тока из части нагревательной спирали, используемой в электрической плите.
Если какие-то необходимые детали вообще не получилось найти, то ничего страшного – их можно сделать своими руками.
Кусок медной проволоки может послужить материалом для создания такого важного элемента сварочного агрегата постоянного и переменного тока, как дроссель.
Конкретно для его сборки понадобится магнитопровод, который имеет старый пускатель. Еще нужны 2-3 провода из меди с сечением 0,9 — и вы сможете получить дроссель.
Трансформатором для агрегата сварки может стать автотрансформатор или та же деталь, изъятая из старой микроволновой печи.
Доставая из нее необходимый элемент, нужно быть аккуратнее, чтобы не испортить первичную обмотку.
А вторичную так и так придется переделать, количество новых витков зависит от того, какой мощности конструируется агрегат.
Выпрямитель собирают на плате, выполненной либо из гетинакса, либо из текстолита.
Диоды для выпрямителя должны соответствовать выбранной мощности агрегата. Чтобы они охлаждались, используют радиатор из сплава алюминия.
