Сегодня сварочные работы востребованы как в сборочных, так и в ремонтных работах. А качественно сделанная работа всегда высоко ценится! Поэтому каждому домашнему мастеру просто необходимо сварочное оборудование. И что характерно, вовсе не обязательно идти в ближайший магазин за покупкой установки. Реализовать схему сварочного инверторного аппарата своими руками способен практически каждый из нас.
Что представляет собой инвертор?
Сварочное инверторное оборудование – это один из видов современных устройств, который практически полностью вытеснил все прочие аппараты, основанные на трансформаторах, включая различные выпрямители, генераторы. Поэтому многие люди начинают переходить на новый тип оборудования.
Что характерно, первые инверторные модели появились еще в конце 70-х годов, но с современными устройствами они уже не имеют ничего общего. Единственное, что осталось неизменным – это компактные размеры и исходное напряжение обычной электросети (иногда может быть использовано трехфазное питание).
Такое оборудование желательно иметь каждому, у кого есть гараж, или в своем частном хозяйстве. А без сварки в наше время сложно решать какие-либо задачи по части ремонтных, строительных и прочих видов работ. К тому же, инвертор сможет пригодиться и в некоторых вопросах обслуживания автомобиля. Причем для работы с ним не обязательно обладать профессиональными навыками.
Для наглядности ниже приведено фото схемы инверторного сварочного аппарата «Ресанта 220».
Но каков собственно принцип действия подобного сварочного оборудования? Об этом как раз далее.
Как работает инвертор
Как и у любого другого сварочного прибора, принцип действия здесь основывается на выработке тока большого значения для возбуждения и поддерживания сварочной дуги. Она возникает между соединяемыми деталями и электродом, а расплавленным металлом заполняется полость шва, за счет чего образуется прочное соединение. И в итоге оно получается монолитным.
Обычной электросети (220 Вольт, частота 50 Гц) недостаточно для создания необходимой дуги – необходимо преобразовать и ток, и напряжение. Исходный ток поступает в блок выпрямителя, где из переменного он преобразуется в постоянный и далее направляется в инверторный блок. Эти сведения важны, так как позволят провести ремонт инверторного сварочного аппарата своими руками со знанием дела.
Вот как раз в этом месте и начинается самое интересное – ток снова трансформируется в переменную форму, но уже с гораздо большей частотой (десятки килогерц). В аппаратах, созданных на промышленных условиях, это достигается благодаря высокочастотным транзисторам и тиристорам.
Потом ток подается на трансформатор для понижения напряжения, за счет увеличения непосредственно силы тока. Далее подключается вторичный выпрямитель, который снова делает ток постоянным. Именно он и подается на сварочный электрод по специальному кабелю. К тому же, у таких аппаратов имеется возможность менять полярность, за счет чего можно легко сваривать алюминий.
Техническая оснастка
Зная, как работает это неоценимое оборудование, можно теперь перейти к рассмотрению реализации его схемы на практике. Понять, как отремонтировать сварочный инверторный аппарат своими руками, поможет ознакомление с его техническими параметрами.
Надо заметить, что они ничуть не будут уступать покупным аппаратам:
- входное напряжение – 220 В;
- ток на входе – 32 А;
- ток на выходе – 250 А;
- для работы допускается использование электродов диаметром 3-5 мм, длиной 10 мм;
- что касается КПД самодельного устройства, то оно будет не ниже чем у профессиональных аппаратов.
Конструкция аппарата состоит из главных составляющих:
- блока питания;
- силового блока;
- драйверов силовых ключей.
Необходимое оснащение может быть следующего рода:
- комплект отверток;
- нож;
- ножовка по металлу;
- лист металла небольшой толщины (для создания корпуса);
- паяльник;
- элементы для микросхемы, включая медные провода и полосы;
- крепежные элементы с резьбой.
Помимо этого, в ремонте сварочных инверторных аппаратов своими руками может пригодиться стеклоткань, кассовая термобумага, лист текстолита, слюда. Для бытовых нужд в большинстве случаев используется однофазное сварочное оборудование, которое способно питаться от сети в 220 В.
Блок питания
В создании блока питания важно уделить внимание трансформатору, ведь от этого элемента будет зависеть стабильность подаваемого напряжения. Данный элемент наматывается на феррите с габаритами 7 х 7 с формированием 4 обмоток (первичной – I и вторичной – II):
- I (количество витков 100) – используется провод ПЭВ с диаметром 0,3 мм.
- II первая (количество витков 15) – используется тот же самый провод, но чуть большего диаметра: 1 мм.
- II вторая (количество витков 15) – а здесь диаметр существенно меньший: уже 0,2 мм.
- II третья (количество витков 20) – параметры те же что и при создании первичной обмотки.
Теперь касательно реализации схемы простого инверторного сварочного аппарата своими руками. Первичную обмотку необходимо делать равномерно на всю ширину каркаса. В результате перепады напряжения не будут оказывать сильного влияния. После завершения формирования первичной обмотки необходимо провести изоляцию поверхности при помощи стеклоткани.
После этого следует сформировать экранирующего из того же провода, что и создание первичной обмотки. При этом его витки должны закрывать собой всю ее полностью. Это условия необходимо соблюдать при создании всех остальных обмоток, а каждый слой должен быть изолирован стеклотканью либо малярным скотчем.
Что касается диодов, то их необходимо ставить согласно схеме «косой мост». А поскольку эти элементы во время эксплуатации самодельного оборудования будут сильно греться, то следует позаботиться об их охлаждении. Для этого подойдут радиаторы охлаждения со старых компьютеров.
В крайнем случае для электрической схемы инверторного сварочного аппарата можно найти дешевые варианты в магазине компьютерных комплектующих. Оптимальное и простое решение – это детали Pentium 4 или Athlon 64. Причем к диодному мосту должны крепиться два радиатора: один к верхней его части (через слюдяную прокладку), а другой к нижней (посредством термопасты).
Выводы диодов должны быть обращены в ту же сторону, что и контакты транзисторов, при помощи которых постоянный ток трансформируется в переменный. Длина проводки для соединения выводов не должна превышать 15 см. при этом оба блока (питание и инвертор) необходимо разделять металлическим листом, который в свою очередь приваривается к корпусу устройства.
Силовой блок
Решение задачи, как сделать своими руками сварочный инверторный аппарат, также состоит из создания данного узла. А его основная часть – это тоже трансформатор, но уже понижающий. Его функциональные обязанности заключаются в снижении разности потенциалов и вместе с тем увеличении силы тока. Для его создания потребуются сердечник Ш20 х 208 2000 нм в количестве двух штук. Обматывается трансформатор с использованием медной полосы. Ее габариты:
- ширина – 40 мм;
- толщина 1/4 мм.
Для термоизоляции каждый слой необходимо закрывать износоустойчивой термобумагой. Вторичная обмотка создается тремя медными полосами, которые изолируются фторопластовой лентой.
Использование толстой проволоки здесь неуместно и даже ошибочно. Ведь трансформатор будет работать с током высокой частоты, а поэтому актуально лишь применение широких проводков.
Инвертор
Ну и, конечно, как в реализации принципиальной схемы инверторного сварочного аппарата можно обойти стороной данный блок? Его задача заключается в том, чтобы произвести обратное преобразование тока постоянного характера в переменную форму, при этом повышая его частоту.
Оптимальным вариантом сборки такого блока станет использование транзисторов средней и пониженной мощности. В этом случае можно одновременно стабилизировать частоту тока и понизить шумность работы сварочного самодельного оборудования.
Схема осложняется за счет конденсаторов, соединенных последовательно. Такая мера позволит избежать резонансных выбросов трансформатора и понизить потери транзисторного блока.
Особенности выбора транзисторов
К выбору транзисторов (а именно так именуются силовые ключи) стоит подходить максимально грамотно. Работоспособность сварочного прибора будет зависеть как раз от выполнения этого условия. Для этого первым делом стоит рассчитать приблизительную мощность получаемого инвертора. Без этого понять, как собрать инверторный сварочный аппарат своими руками, вряд ли получится.
К примеру, пусть это будет напряжение 24 В (усредненная величина, когда электродуга горит стабильно) и нужно получить дугу на 160 А. Умножив эти значения друг на друга, получаем полезную мощность, которую будет выдавать инверторный аппарат. В нашем случае это 3,48 кВт. При коэффициенте полезного действия в 85 % транзисторы должны пропускать сквозь себя эту рассчитанную мощность, помноженную на КПД. В конечном счете величина будет составлять примерно 4,5 кВт – это и будет искомым значением ключей.
Поскольку для работы сварочного оборудования будет использована обычная бытовая электрическая сеть 220 В, то сила тока будет составлять 20 А (4500 ватт делим на 220). В этом случае следует выбирать транзисторы, которые способны выдержать ток данной силы и ни ампером меньше!
Организация охлаждения
Как мы знаем, инверторный самодельный аппарат во время выполнения сварочных работ будет сильно греться. Причем настолько, что только радиаторов охлаждения хватать явно не будет, в связи с этим следует позаботиться об организации хорошей системы охлаждения. В противном случае не избежать частого ремонта инверторного сварочного аппарата «Страт» своими руками.
Перегрев сам по себе страшен тем, что не только выходят из строя разные электрические компоненты – сам аппарат может прийти в негодность. По этой причине, помимо радиаторов, стоит использовать и вентиляторы.
Маломощных вариантов от компьютера (охлаждение процессора) должно быть не менее шести. Но для обдува понижающего трансформатора следует поставить мощный вентилятор, который к тому же способен охладить всю систему. У силового трансформатора также следует поставить несколько вентиляторов (как минимум 3 штуки).
Для защиты самого сварочного оборудования от перегрева и во избежание его скорейшего выхода из строя следует на радиаторе (который греется больше всего) закрепить термодатчик. Его главная функция заключается в отключении питания аппарата при превышении максимально допустимого температурного режима.
Корпус
На финальной стадии сборки сварочного аппарата инверторного типа своими руками потребуется хороший корпус, в котором будет располагаться собственно сама схема оборудования. Для такой цели вполне пригоден системный блок от старого компьютера, причем, чем он старше, тем лучше (в нем метал толще). Лучше формата АТХ. Для этого можно заняться поисками в собственном гараже (сарае) или же посетить пункты разборок компьютеров, наверняка там могут предложить какой-нибудь вариант.
В крайнем случае корпус можно легко изготовить самому из листового металла. В то же время подойдет и канистра. Только следует проделать отверстия для вентиляции и поставить дополнительные крепления. В этом случае принципиальная электрическая схема инверторного сварочного аппарата будет дополнительно защищена от перегрева.
Сборка аппарата
Теперь собственно сама сборочная процедура сварочного оборудования. Электронные платы создаются с использованием текстолита толщиной 1 мм. Чтобы снизить нагрузку на них делают несколько небольших прорезей. Готовые обмотки трансформаторов закрепляются на основе агрегата при помощи нескольких скоб. В его качестве как раз можно взять пластину гетинакса толщиной 5 мм либо чуть больше. В нем должна быть прорезь для вентилятора.
Занимаясь установкой магнитопроводов, следует располагать их на небольшой расстоянии, чтобы были образованы зазоры (для циркуляции воздуха). Для обеспечения стабилизации силы тока и разности потенциалов следует собирать инверторный сварочный аппарат своими руками на tl494.
Видов самодельных конструкций может быть множество, но независимо от этого, у всех них имеется общая черта – управление работой сварочного оборудования. Для этого не передней панели располагается выключатель, ручка, регулирующая силу тока, выводы проводов, контрольные светодиоды.
Этап настройки
Когда инвертор собран, необходимо заняться его настройкой. Не стоит недооценивать важность данной процедуры, поскольку это является обязательным условием и без ее проведения пользоваться аппаратом ни в коем случае нельзя! Для этого необходимо выполнить определенные операции.
Для начала стоит подать небольшое значение тока (15 В) на ШИМ-контроллер и вентиляторы. Это позволит оценить работоспособность узла. После того как конденсаторы зарядятся, стоит подать напряжение на реле, которое управляет работой резистора. Но нельзя давать ток напрямую, иначе самый простой сварочный инверторный аппарат своими руками можно просто угробить, причем сразу же! Но если все в норме, можно приступать к настройке модулятора, убедившись в появлении прямоугольных импульсов при срабатывании реле.
На следующем этапе настройки необходимо проверить функциональность самой платы. Для этого выставляется холостой ход и на мост подается ток до 100 мА. Такой на первый взгляд пустяковый этап на самом деле очень важный, поскольку позволяет судить о работоспособности диодного моста.
В обязательном порядке необходимо отрегулировать уровень шума отмечаемого на фазах трансформаторного устройства. Лучше, чтобы не возникало посторонних звуков в работе инвертора на фазах. В противном случае, скорее всего, была нарушена полярность – достаточно просто поменять ее. Подобная проверка на шумы может быть выполнена с использованием любого электрического бытового прибора. То есть годится чайник с мощностью не менее 2,2 кВт.
Но мало сделать самый простой инверторный сварочный аппарат своими руками, необходимо регулярно проводить диагностику прибора, не забывая о его обслуживании. Поскольку только при должном уходе и отношении оно способно верой и правдой прослужить долгие годы.
Правила пользования аппаратом
Несмотря на некоторую простоту, инверторный аппарат нуждается в ответственном отношении к собственной персоне. Поэтому во избежание серьезных поломок, а также выхода аппарата из строя, следует придерживаться простых правил в период эксплуатации:
- Перед работой нужно подготовить свободное пространство – в идеале, когда его много.
- Стоит учитывать, что инверторный сварочный аппарат плохо переносит температурные перепады и погодные условия.
- Избегать накопления пыли, поскольку это хороший проводник. На промышленных объектах с этим борются при помощи оборудования со сжатым воздухом.
- Выбор проводов для сварочного кабеля во многом зависит от толщины используемого электрода. Как правило, для бытовых нужд их диаметр составляет 3 мм, для чего подойдут тонкие и легкие кабели. При этом их длина должна быть не более 1,5 метров.
- Реализовав на практике своими руками схему инверторного сварочного аппарата, не допускать его перегрева! Интенсивные процессы приводят к сильному нагреву деталей электрической схемы. Перегоревшие элементы – это довольно частая проблема. В среднем на непрерывную работу стоит тратить от 5 до 6 минут, чего вполне достаточно.
- Непосредственно перед работами необходимо проверить все соединения проводов во избежание нарушения подачи тока.
В то же время не следует забывать и об элементарной технике безопасности! То есть работать нужно в специальной, негорящей одежде и рукавицах, включая использование щитка.
А если все же случилась неприятность, главное — вовремя устранить неисправность. О том, какие основные поломки могут встретиться и как их устранять – в следующем разделе.
Основные неисправности инверторного оборудования
После того как самодельное устройство было проверено, следует не забывать о том, что оно может сломаться, как впрочем и любой электрический прибор. Начинать определение причин поломки следует с внешнего осмотра. При обнаружении плохого контакта их следует отсоединить, хорошо зачистить, после чего снова соединить.
Теперь стоит рассмотреть, как отремонтировать инверторный сварочный аппарат своими руками при самых распространенных неисправностях:
- Слишком большое энергопотребление, когда нагрузка отсутствует полностью. Скорее всего произошло замыкание витков. В этом случае необходимо сделать перемотку и улучшить изоляцию слоев.
- Падает сварочная дуга, причем часто. С большей долей вероятности это свидетельствует о пробое обмотки, из-за чего в цепи наблюдается завышенное напряжение.
- Неправильная регулировка сварочного тока. Возможны замыкания зажимов, дроссельной катушки либо отказ работы винта, который регулирует ток.
- Недостаток тока. Значит, в сети упало напряжение – необходимо проверить исправность регулятора.
- Трансформатор сильно шумит. Зачастую это является признаком перегрева агрегата. В этом случае следует заняться проверкой креплений, которые стягивают части магнитопровода, включая механизмы перемещения и сердечник катушки. Нельзя исключать вероятность замыкания в сварочных проводах.
- Аппарат самостоятельно отключается. Скорее всего, причина кроется в замыкании электрической цепи, что и привело к автоотключению.
Помимо этого, после создания схемы инверторного сварочного аппарата своими руками стоит учесть один нюанс. Даже у такой самодельной модели есть слабое место. И это клеммная колодка, с помощью которой подключается сварочный кабель.
В качестве заключения
В заключении хочется отметить ряд положительных и отрицательных сторон самодельных устройств инверторного типа. И самое главное преимущество заключается в возможности использовать сварочное оборудование не только в домашнем быту, но и в условиях малого производства.
На первый взгляд, кажется, что конструкция наполнена множеством разнообразных деталей, да и сама схема довольно сложна в реализации. Однако если следовать инструкции, использовать только качественные материалы, то все становится не так тягостно. К тому же, можно добиться долгосрочной работы при малых затратах.
Что касается недостатков, то главный всего один – малый срок службы при больших объемах работ. Тогда приходится изготавливать трехфазный сварочный прибор, только источник питания для такого типа сложно найти.
В конечном счете, реализовать схему инверторного сварочного аппарата своими руками по силам практически любому домашнему мастеру. Было бы желание и свободное время. А польза от подобного прибора будет существенной!