Сварочный инвертор своими руками: схема самодельной инверторной сварки и как сделать аппарат?

Комплектация изделия

Сварочные инверторы самостоятельно делают достаточно редко. Это электронное устройство требует неоднократной проверки, специфических знаний и опыта. Самоделку на основе трансформатора сделать проще и, поскольку работать она должна от бытовой сети (чаще 220 В), то для выполнения мелкого домашнего ремонта этого аппарата будет вполне достаточно.

Сварочный инвертор на сеть в 220 В собирается по схеме, которая используются для приборов, работающих от промышленной трехфазной сети. Нужно знать, что эти аппараты будут иметь КПД на 60% выше, чем оборудование, приспособленное на однофазную сеть.

Cварочник из трансформатора изготавливается без дополнительных узлов, в комплектацию входит:

трансформатор (можно сделать самому);
изоляционный материал;
держак сварочного стержня;
ПРГ-кабель.

Более сложные изделия инверторы комплектуются:

трансформатором;
инвертором;
системой вентиляции;
амперным регулятором.

Блок питания простого сварочника

Самодельные сварочные трансформаторы — простое оборудование для редкого ремонта. Магнитопроводом может служить статор. Первичная намотка будет подключаться к сети, вторичная рассчитана для получения электродуги и выполнения работ. Обмотка трансформатора состоит из медного провода или ленты (до 30 метров).

При сварке рекомендуется использовать электрод диаметром 3-4 мм. Сердечник трансформатора делают в форме подковы, его площадь сечения — около 50 кв см. Этих параметров достаточно для максимальной мощности.

Первичная намотка делается медной полосой с хлопчатой изоляцией. Можно использовать «голый» магнитопровод и заизолировать его отдельно. Полосками из хлопчатой ткани обматывают провод и пропитывают любым лаком для электротехнических работ. Вторичная обмотка наматывается после изолирования первичной. Сечение первичной обмотки 5-7 кв. мм, сечение вторичной — 25-30 кв. мм. После изоляции проводят тестирование параметров: может потребоваться большее количество витков.

Сварочный аппарат инверторного типа имеет более сложное устройство, может работать на постоянном или переменном токе и обеспечивает лучшее качество шва

Но если в быту требуется провести только точечную сварку (например при ремонте бытовой техники), то изготовление инверторного сварочника нецелесообразно. Если используется трансформатор от пылесоса или микроволновой печи, важно не повредить первичную обмотку. Вторичная обмотка в 80% случаев должна сниматься и переделываться, чтобы агрегат не перегревался

Блок выпрямителя

Блок выпрямителя преобразует напряжение переменного сигнала в постоянный и состоит из небольшого количества мелких деталей:

диодные мосты;
конденсаторы;
дроссель;
вольтдобавка.

Выпрямитель собирается по принципу мостовой схемы, где на входе подается переменный ток, а с выходных клемм выходит постоянный. Оба устройства — трансформатор и выпрямитель для сварочника — оснащаются блоком принудительного охлаждения. Можно использовать кулер от блока питания компьютера.

Блок инвертора

Блок инвертора преобразует постоянный ток с выпрямителя в переменный и выдает напряжение до 40 В, силу тока до 150 А.

Инвертор работает по следующей схеме:

С розетки переменный ток (частота 50-60 Гц) поступает на выпрямитель, где выравнивается частота.Ток поступает на транзисторы, где постоянный сигнал преобразуется в переменный с увеличением частоты колебаний до 50 кГц.
Понижение напряжения высокочастотного потока на понижающем трансформаторе с 220 до 60 В. При этом увеличивается сила тока. Благодаря увеличению частоты в катушке инвертора используют лишь минимально допустимое количество витков.
На выходном выпрямителе происходит последнее преобразование электропотока в постоянный с большой силой и низким напряжением, который оптимально подходит для качественной сварки.

В сварочном приборе кроме главных этапов происходит корректировка силы тока, обеспечивается оптимальная вентиляция. Изготовить инвертор самому можно, руководствуясь подробной схемой.

Поэтапные работы

Если вы решили сделать такой инвертор своими руками, то стоит понимать, что это такой же трансформатор, что используется в микроволновой печи. Состоит он из двух катушек, на которые намотан изолированный медный провод. Одна из обмоток является первичной, а другая вторичной.

За счет того, что количество витков разное, ток подается на первичную катушку, а затем при помощи индукции во вторичной катушке, напряжение уменьшается, а сила тока возрастает в несколько раз.

Использовать сразу трансформатор из микроволновки нельзя, его необходимо переделать. Это объясняется тем, что в микроволновой печи он вырабатывает напряжение в несколько тысяч вольт, а чтобы работал сварочный аппарат, он должен быть намного меньшим.

Нам надо добиться, чтобы сила тока увеличилась, а напряжение уменьшилось. Надо учитывать, что если получится большая сила тока, то электрод будет гореть и портить металл, а при малом токе качество сварки будет плохим. Чтобы не выполнять ремонт оборудования сразу после его создания, необходимо правильно провести расчеты.

Перематывать своими руками необходимо вторичную обмотку, для этого сначала надо аккуратно снять старую обмотку

Наматывать необходимо повод, что покрыт эмалью, все надо делать осторожно, витки ложить один к одному и не повредить при этом первичную катушку. Говорить о толщине провода и количестве витков не будем, так как все зависит от того, какой трансформатор вы будете переделывать

После того как вы намотаете необходимое количество витков, все надо покрыть специальным токоизоляционным лаком.

Подбираем корпус и соединяем катушки

Если вы делаете самодельный аппарат, вам необходимо подыскать для этого соответствующий корпус. В подобранный корпус надежно крепим один трансформатор за другим, после чего соединяют их первичные и вторичные катушки.

При создании инверторов, надо первичные обмотки соединять параллельно, а вторичные последовательно. Такая конструкция позволит получать ток под нагрузкой около 60А, а напряжение на выходе около 40 В, этого достаточно, чтобы выполнять сварочные работы по дому.

Создаем систему охлаждения

Во время работы инверторов они сильно нагреваются, поэтому их надо хорошо охлаждать. В данном случае придерживаемся такой схемы: по обеим бокам корпуса, напротив трансформаторов, устанавливаем вентиляторы, их можно взять из старого компьютера, установить надо так, чтобы они работали на вытяжку.

Чтобы обеспечить не только удаление теплого воздуха, но и поступление свежего, в корпусе своими руками надо сделать несколько десятков отверстий. Кабель можно приобрести в магазине, а держак можно сделать своими руками или тоже приобрести уже готовый.

При создании полуавтомата, вам понадобится баллон для газа. В этом случае, можно использовать, например, баллон от старого углекислотного огнетушителя или приобрести готовый баллон в магазине.

Сборка блока питания

Монтаж начинается с намотки трансформатора, его функция – это обеспечение стабильным напряжением следующих за ним деталей. Для его изготовления используют феррит Ш 7х7 (можно Ш 8х8), на который наматывают разные по количеству витков обмотки: сто, пятнадцать, пятнадцать и двадцать, соответственно 0,3; 1; 0,2 и 0,3 миллиметров.

Для снижения вредного влияния возможного перепада сетевого напряжения, кольца провода необходимо класть на всю ширину катушки.

Последовательность работы с остальными обмотками такая же. На выходе должно быть от 20 до 25 вольт. Его можно отрегулировать подбором деталей. Синусоидальный ток преобразуется в постоянный с помощью диодов, соединенный, как «косой мост», а для охлаждения необходимо подобрать радиаторы, возможно, со старого компьютера.

Один охладитель закрепляется к верхним частям деталей и изолируется слюдяной прокладкой. Второй – к нижней части моста и крепится с использованием термопасты.

Выводы диодного моста направляются туда же, куда будут выходить и контакты транзисторов, что работают как преобразователи. Длина проводов, которые соединяют мост и транзисторы – не больше 15 сантиметров. Блок питания и инверторный блок разделяются металлической пластиной, приваренной к основанию.

Надежная схема управления сварочным током

В работе участвуют три блока:

стабилизированного напряжения;
формирования высокочастотных импульсов;
разделения импульсов на цепи управляющих электродов тиристоров.

Стабилизация напряжения

От обмотки питания трансформатора 220 вольт подключен дополнительный трансформатор с напряжением на выходе порядка 30 В. Оно выпрямляется диодным мостом на основе Д226Д и стабилизируется двумя стабилитронами Д814В.

В принципе здесь может работать любой блок питания с аналогичными электрическим характеристиками тока и напряжения на выходе.

Импульсный блок

Стабилизированное напряжение сглаживается конденсатором С1 и подается на импульсный трансформатор через два биполярных транзистора прямой и обратной полярности КТ315 и КТ203А.

Транзисторы генерируют импульсы на первичную обмотку Тр2. Это импульсный трансформатор тороидального типа. Он выполнен на пермаллое, хотя можно использовать и ферритовое кольцо.

Намотка трех обмоток проводилась одновременно тремя отрезками провода диаметром 0,2 мм. Сделано по 50 витков. Полярность их включения имеет значение. Она показана точками на схеме. Напряжение на каждой выходной цепи порядка 4 вольт.

Обмотки II и III включены в цепь управления силовыми тиристорами VS1, VS2. Их ток ограничивается резисторами R7 и R8, а часть гармоники обрезается диодами VD7, VD8. Внешний вид импульсов мы проверили осциллографом.

В этой цепочке резисторы надо подбирать под напряжение импульсного генератора так, чтобы его ток надежно управлял работой каждого тиристора.

Ток отпирания 200 мА, а отпирающее напряжение — 3,5 вольта.

Регулирование тока сварки

Переменный резистор R2 своим сопротивлением определяет положение каждого импульса, пропускаемого через управляющий электрод тиристора. От него зависит форма пульсирующего тока на выходе силовой схемы сварочного аппарата.

Пульсации полусинусоид могут проходить полностью, когда ток сварки выставляется максимальным или обрезаться практически до нуля.

Как собрать трансформаторный аппарат?

Процесс сборки трансформаторного аппарата для сварки несколько отличается от предыдущего варианта. Работает он на переменном токе. Для сварки постоянным током к нему собирается простейшая приставка. Для сборки аппарата своими руками нужно раздобыть трансформаторное железо для сердечника и несколько десятков метров толстой медной шины или просто толстого провода. Можно поискать эти вещи в пунктах приема цветного и черного металла, у друзей и знакомых. Рекомендуется сердечник делать П-образным, но можно и круглый, тороидальный. Некоторые умельцы с успехом используют в качестве сердечника статор сгоревшего электромотора. Для П-образного сердечника порядок сборки может быть таким:

Для выполнения первичной обмотки потребуется обмоточный провод.

Набрать сердечник из трансформаторного железа до оптимального его сечения около 55 квадратных сантиметров. Можно и больше, но аппарат получится тяжелым. При сечении меньше 30 см² прибор может потерять некоторые свои качества.
Для выполнения первичной обмотки идеально годится специальный обмоточный провод сечением 5-7 мм². Он изготовлен из меди, имеет термостойкую стеклотканевую или хлопчатобумажную изоляцию

Это очень важно, так как при работе обмотка может нагреваться до температуры выше 100 градусов. Сечение провода обычно квадратное или прямоугольное

Найти такой провод не всегда удается. Можно заменить его обычным проводом такого же сечения и доработать: снять изоляцию, обмотать провод полосками стеклоткани, пропитать тщательно специальным электротехническим лаком и просушить. Первичная обмотка состоит из 200-230 витков.
Для вторичной обмотки сначала можно намотать 50-60 витков. Обрезать провод не нужно. Нужно включить первичную обмотку в сеть. Найти на проводах вторичной обмотки место, где напряжение будет равно 60-65 В. Для того чтобы найти эту точку, приходится отматывать или наматывать дополнительные витки. Мотать можно алюминиевый провод, увеличив сечение в 1,7 раз.
Простейший трансформатор собран. Осталось разместить его в подходящем корпусе.
Для выводов вторичной обмотки делаются клеммы из меди. Берется трубка диаметром около 10 мм длиной 3-4 см. Ее конец расклепывается, и в нем просверливается отверстие, диаметр которого 10 мм. В другой конец трубки нужно вставить очищенный от изоляции конец провода и обжать его легкими ударами того же молотка. Для усиления контакта провода с трубкой-клеммой можно нанести на нее насечки керном. К корпусу самодельные клеммы прикручиваются болтами и гайками М10. Желательно подбирать медные детали. Можно при намотке вторичной обмотки делать отводы через каждые 5-10 витков провода. Эти отводы позволят ступенчато менять напряжение на электроде.
Осталось сделать электрододержатель. Его можно изготовить из трубы диаметром около 18-20 мм. Общая ее длина примерно 25 см. На концах в 3-4 см от торца выпиливаются выемки примерно до половины диаметра. Электрод вставляется в выемку и прижимается пружиной из приваренного куска стальной проволоки диаметром 6 мм. К другому концу крепится винтом и гайкой М8 такой же провод, из которого выполнена вторичная обмотка. На держатель надевается резиновая трубка подходящего внутреннего диаметра. Подключать аппарат к домашней сети рекомендуется с помощью рубильника и проводов сечением 1,5 мм² или больше. Ток в первичной обмотке обычно не бывает выше 25 А. Во вторичной обмотке он может быть от 60 до 120 А. При работе рекомендуется через 10-15 электродов диаметром 3 мм делать перерыв, чтобы трансформатор остыл. При более тонких электродах можно этого не делать. В режиме резки перерывы следует делать чаще.

Настройка

Самодельный сварочный инвертор собрать несложно, и для этого не требуются значительные капиталовложения. Но выполнить его настройку без привлечения специалиста проблематично. Как сделать и настроить самодельный инвертор самостоятельно?

Инструкция

Необходимо предварительно на плату сварочного агрегата подать напряжение. Блок станет издавать характерный писк. Сетевое напряжение также нужно подать на вентилятор охлаждения, который не допустит перегрева деталей, и агрегат будет стабильней работать.
Когда силовые конденсаторы получили достаточную зарядку, необходимо замкнуть токоограничивающий резистор (проверяется работа реле, на резисторе должно быть нулевое напряжение).

Важно – если сварку подключить без токоограничивающего резистора, возможен взрыв!

Использование подобного типа резистора существенно снижает скачки тока в момент подключения сварки к сети 220В.
Наш инструмент вырабатывает ток более 100А. Данный параметр зависит от конкретно применяемой схемы, а вычислить его можно с помощью осциллографа.
Проверка режима сварки на блоке управления самодельного плазмореза. Для этого нужно подсоединить к выходу усилителя оптрона вольтметр. Для устройств незначительной мощности среднее амплитудное напряжение должно быть порядка 15В.
Далее нужно проверить выходной мост на правильность его сборки. Для этого подается от подходящего блока питания напряжение 16В на вход агрегата. Блок на холостом ходу потребляет ток порядка 100 мА, что стоит учесть при выполнении контрольных замеров.
Работу своего самодельного инвертора можно сравнить с работой промышленного. На обеих обмотках осциллографом измеряется соответствие друг другу импульсов.
Далее нужно проконтролировать работу сварочного устройства с конденсаторами. Необходимо поменять напряжение с 16В на 220В, подсоединяя инвертор напрямую к электросети. С помощью осциллографа, подсоединенного к выходным транзисторам, наблюдаем за формой сигнала, ее соответствие испытаниям на минимальном напряжении.

Инвертор для сварки является достаточно востребованным агрегатом в любой сфере деятельности: на производстве, в домашних условиях. А благодаря использованию встроенного регулятора, выпрямителя тока сварочный агрегат инверторного типа позволит добиться наиболее эффективных результатов сварки, если их сравнивать с результатами аналогичных работ с использованием стандартных сварочных агрегатов, на которых установлены трансформаторы из стали электротехнической.

Самодельный сварочный аппарат

Собрать инвертор для сварки просто, так как существует множество схем. Возможно сделать сварку из блока питания компьютера, сбить для него ящик, но получится сварочник низкой мощности. Подробно о создании простого инвертора из компьютерного БП для сварки можно ознакомиться в интернете. Огромной популярностью пользуется инвертор для сварки на ШИМ — контроллере типа UC3845. Микросхема прошивается при помощи программатора, который можно приобрести только в специализированном магазине.

Для прошивки нужно знать основы языка «С ++», кроме того, возможно скачать или заказать уже готовый программный код. Перед сборкой нужно определиться с основными параметрами сварочника: максимально допустимый ток питания составляет не более 35 А. При токе сварки равной, 280 А, U питающей сети составляет 220 В. Если проанализировать параметры, можно сделать вывод о том, что эта модель по характеристикам превышает некоторые заводские модели. Для сборки инвертора следует руководствоваться блок-схемой на рисунке 1.

Схема БП является несложной, и собрать ее достаточно просто (схема 1). Перед сборкой нужно определиться с трансформатором и найти подходящий корпус для инвертора. Для изготовления БП- инвертора нужен трансформатор. .

Этот трансформатор собирается на основе ферритового сердечника Ш7х7 или Ш8х8 с первичной обмоткой провода диаметром (d) 0,25..0,35 мм, количество витков 100. Несколько вторичных обмоток трансформатора должны иметь следующие параметры:

15 витков с d = 1..1,5 мм.
15 витков с d = 0,2..0,35 мм.
20 витков с d = 0,35..0,5 мм.
20 витков с d = 0,35..0,5 мм.

Перед намоткой нужно ознакомиться с основными правилами намотки трансформаторов.

Схема 1 — Схема блока питания инвертора

Навесным монтажом детали желательно не соединять, а сделать для этих целей печатную плату. Существует много способов изготовления печатной платы, но следует остановиться на простом варианте — лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). Основные этапы изготовления печатной платы:

Приобрести в специализированном магазине односторонний гетинакс с медной фольгой и хлористое железо.
Изготовить макет печатной платы, используя программное обеспечение Sprint Layout.
Распечатать на глянцевой бумаге, используя только лазерный принтер на самом высоком качестве. Обыкновенный струйный принтер для этих целей не подойдет.
Прислонить распечатанный рисунок к медной фольге.
При помощи нагретого утюга произвести перенос рисунка на фольгу, который должен получиться отчетливым.
После этого выключить утюг и опустить плату в хлористое железо для вытравливания. Главное — не передержать и постоянно контролировать процесс, длительность которого зависит от концентрации хлористого железа.
По окончании вытравливания нужно достать плату и промыть под проточной водой.

После изготовления трансформатора и печатной платы нужно приступить к монтажу радиокомпонентов по схеме блока питания сварочного инвертора. Для сборки БП понадобятся радиодетали:

2 регулятора LM78L15.
TOP224Y.
Интегральная микросхема TL431.
BYV26C.
2 диода HER307.
1N4148.
MBR20100CT.
P6KE200A.
KBPC3510.
Оптопара типа PC817.
С1, С2: 10мк 450 В, 100мк 100 В, 470мк 400 В, 50мк 25 В.
C4, C6, C8: 0,1мк.
C5: 1н 1000 В.
С7: 1000мк 25 В.
Два конденсатора 510 п.
C13, C14 — 10 мк.
VDS1 — 600 В 2А.
Терморезистор типа NTC1 10.
R1: 47k, R2: 510, R3: 200, R4: 10k.
Резисторы гасящие: 6,2 и 30 на 5Вт.

После сборки БП нельзя подключать и проверять, так как он рассчитан именно для инверторной схемы.

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.

Как настраивать работу инвертора

Сделать самодельный сварочный инвертор, это не так уж и сложно, тем более что это почти полностью бесплатное изделие, если не считать расходы на некоторые детали и материалы. Но для настройки собранного устройства может понадобиться помощь специалистов. Как это можно сделать самому?

Инструкция облегчающая самостоятельную настройку сварочного инвертора:

Для начала нужно подать сетевое напряжение на плату инвертора, после чего блок начнет издавать характерный писк импульсного трансформатора. Также напряжение подается на охлаждающий вентилятор, это не даст перегреваться конструкции и работа аппарата будет намного стабильнее.
После того, как силовые конденсаторы полностью зарядились от сети, нам нужно замкнуть токоограничивающий резистор в их цепи. Для этого нужно проверить работу реле, убедившись, что напряжение на резисторе равно нулю. Помните, если провести подключение инвертора без токоограничивающего резистора, то может случиться взрыв!
Применение такого резистора значительно уменьшает скачки тока во время включения сварочного аппарата в сеть 220 вольт.
Наш инвертор способен вырабатывать ток свыше 100 ампер, это значение зависит от конкретной схемы, примененной в разработке. Узнать данное значение не сложно при помощи осциллографа. Нужно замерить периодичность поступающих импульсов на трансформатор, они должны составлять соотношения 44 и 66 процентов.
Режим сварки, проверяется непосредственно на блоке управления, подключив вольтметр к выходу усилителя оптрона. Если инвертор маломощный, среднее амплитудное напряжение должно составлять около 15 вольт.
Затем проверяется правильность сборки выходного моста, для этого на вход инвертора подается напряжение 16 вольт от любого подходящего блока питания. На холостом ходу блок потребляет ток около 100 мА, это необходимо учитывать при проведении контрольных замеров.
Для сравнения можно проверить работу промышленного инвертора. При помощи осциллографа измеряют импульсы на обоих обмотках, они должны соответствовать друг другу.
Теперь необходимо проконтролировать работу сварочного инвертора с подключенными силовыми конденсаторами. Меняем напряжение питания с 16 вольт на 220 вольт, подключая аппарат непосредственно к электрической сети. При помощи осциллографа, подключенного к выходным MOSFET транзисторам, контролируем форму сигнала, она должна соответствовать испытаниям на пониженном напряжении.

Видео: сварочный инвертор на ремонте.

Сварочный инвертор – это очень популярный и необходимый аппарат, в любой деятельности, как на промышленных предприятиях, так и в домашнем хозяйстве. Кроме того, за счет применения встроенного выпрямителя и регулятора тока, с помощью такого сварочного инвертора можно добиться лучших результатов сварки по сравнению с результатами, которых можно достичь при пользовании традиционными аппаратами, трансформаторы которых выполнены из электротехнической стали.

Аппарат постоянного тока

Данные модели позволяют выполнять сложные работы по толстым стальным листам и чугуну. Главное преимущество этого механизма, заключается в простой сборке, которая не займет много времени.

Сварочный инвектор представляет собой конструкцию вторичной обмотки с дополнительным выпрямителем.

Обратите внимание!

Тиски своими руками: создаем разные типы зажимных устройств. 64 фото идей для разных предназначений
Топор своими руками (67 фото) — создаём боевой, декоративный и рабочий инструмент
Правила создания вывески своими руками: красивая и привлекательная наружная реклама (63 фото + видео)

Он будет выполнен из диодов. В свою очередь, они должны выдерживать электрический ток в 210 А. Для этого подойдут элементы с маркировкой Д 160-162. Такие модели, довольно часто применяют для работы в промышленных масштабах.

Опытные сварщики не рекомендуют перегревать оборудование. Это может стать причиной сгорания важных деталей.

Ремонт сварочного аппарата не составит особого труда. Здесь достаточно заменить повреждённую область механизма. В случае серьезной поломки, необходимо заново осуществлять первичную и вторичную обмотки.