Інверторні зварювальні апарати своїми руками: схеми, інструкція та принцип дії

Сьогодні зварювальні роботи затребувані як в складальних, так і в ремонтних роботах. А якісно зроблена робота завжди високо цінується! Тому кожному домашньому майстрові просто необхідно зварювальне обладнання. І що характерно, зовсім не обов'язково йти в найближчий магазин за покупкою установки. Реалізувати схему інверторного зварювального апарату своїми руками здатний практично кожен з нас.

Що являє собою інвертор?

Зварювальне інверторне обладнання – це один з видів сучасних пристроїв, який практично повністю витіснив всі інші апарати, засновані на трансформаторах, включаючи різні випрямлячі, генератори. Тому багато людей починають переходити на новий тип обладнання.


Що характерно, перші інверторні моделі з'явилися ще в кінці 70-х років, але з сучасними пристроями вони вже не мають нічого загального. Єдине, що залишилося незмінним – це компактні розміри і вихідна напруга звичайної електромережі (іноді може бути використано трифазне живлення). Таке обладнання бажано мати кожному, у кого є гараж, або в своєму приватному господарстві. А без зварювання у наш час складно вирішувати будь-які завдання по частині ремонтних, будівельних та інших видів робіт. До того ж, інвертор зможе стати в нагоді і в деяких питаннях обслуговування автомобіля. Причому для роботи з ним не обов'язково володіти професійними навичками. Для наочності нижче наведено фото схеми інверторного зварювального апарату "Ресанта 220". Але який власне принцип дії такого зварювального обладнання? Про це як раз далі.

Як працює інвертор

Як і у будь-якого іншого зварювального пристрою, принцип дії ґрунтується на виробленні струму великого значення для збудження і підтримування зварювальної дуги. Вона виникає між сполучаються деталями і електродом, а розплавленим металом заповнюється порожнину шва, за рахунок чого утворюється міцне з'єднання. І в підсумку воно виходить монолітним.


Звичайної електромережі (220 Вольт, частота 50 Гц) недостатньо для створення необхідної дуги – необхідно перетворити і струм і напруга. Вихідний струм надходить у блок випрямляча, де змінного він перетвориться в постійний і далі направляється в інверторний блок. Ці відомості важливі, так як дозволять провести ремонт інверторного зварювального апарату своїми руками зі знанням справи. От саме в цьому місці і починається найцікавіше – струм знову трансформується в змінну форму, але вже з набагато більшою частотою (десятки кілогерц). В апаратах, створених на промислових умовах, це досягається завдяки високочастотним транзисторів і тиристорах. Потім струм подається на трансформатор для зниження напруги, за рахунок збільшення безпосередньо сили струму. Далі підключається вторинний випрямляч, який знову робить струм постійним. Саме він і подається на електрод зварювальний по спеціальному кабелю. До того ж, у таких апаратів є можливість змінювати полярність, за рахунок чого можна легко зварювати алюміній.

Технічна оснастка

Знаючи, як працює це неоціненне обладнання, тепер можна перейти до розгляду реалізації його схеми на практиці. Зрозуміти, як відремонтувати зварювальний інверторний апарат своїми руками, допоможе ознайомлення з його технічними параметрами.
Треба зауважити, що вони нітрохи не будуть поступатися купівельними апаратів:

вхідна напруга – 220 В;

струм на вході – 32 А;

струм на виході – 250 А;

для роботи допускається використання електродів діаметром 3-5 мм, довжиною 10 мм;

що стосується ККД саморобного пристрою, то воно буде не нижче, ніж у професійних апаратів.

Конструкція апарату складається з головних складових:

блоку живлення;

силового блоку;

драйверів силових ключів.

Необхідне оснащення може бути наступного роду:

комплект викруток;

ніж;

ножівка по металу;

лист металу невеликої товщини (для створення корпусу);

паяльник;

елементи мікросхеми, включаючи мідні дроти і смуги;

кріпильні елементи з різьбленням.

Крім цього, в ремонті інверторних зварювальних апаратів своїми руками може знадобитися склотканина, касова термопапір, лист текстоліту, слюда. Для побутових потреб в більшості випадків використовується однофазне зварювальне обладнання, яке здатне харчуватися від мережі 220 В.

Блок живлення

У створенні блоку живлення важливо приділити увагу трансформатора, адже від цього елемента буде залежати стабільність напруги, що подається. Даний елемент намотується на фериті з габаритами 7 х 7 з формуванням 4 обмоток (первинної – I і вторинної – II):

I (кількість витків 100) – використовується провід ПЕВ діаметром 03 мм.

II перша (кількість витків 15) – використовується той же самий провід, але трохи більшого діаметра: 1 мм.

II друга (кількість витків 15) – а тут істотно менший діаметр: вже 02 мм.

II третя (кількість витків 20) – параметри ті ж що і при створенні первинної обмотки.

Тепер щодо реалізації схеми простого інверторного зварювального апарату своїми руками. Первинну обмотку необхідно робити рівномірно на всю ширину каркаса. В результаті перепади напруги не будуть надавати сильного впливу. Після завершення формування первинної обмотки необхідно провести ізоляцію поверхні за допомогою склотканини. Після цього слід сформувати екрануючого з того ж дроту, що і створення первинної обмотки. При цьому його витки повинні закривати собою всю її повністю. Це умови необхідно дотримуватися при створенні всіх інших обмоток, а кожен шар повинен бути ізольований склотканиною або малярським скотчем. Що стосується діодів, то їх необхідно ставити за схемою «косий міст». А оскільки ці елементи під час експлуатації саморобного обладнання будуть сильно грітися, то слід подбати про їх охолодженні. Для цього підійдуть радіатори охолодження зі старих комп'ютерів. В крайньому випадку для електричної схеми інверторного зварювального апарата можна знайти дешеві варіанти в магазині комп'ютерних комплектуючих. Оптимальне і просте рішення – це деталі Pentium 4 або Athlon 64. Причому до диодному мосту повинні кріпитися два радіатора: один до верхньої його частини (через слюдяну прокладку), а інший до нижньої (за допомогою термопасти).

Висновки діодів повинні бути звернені в ту ж сторону, що і контакти транзисторів, за допомогою яких постійний струм трансформується в змінний. Довжина проводки для з'єднання висновків не повинна перевищувати 15 див. при цьому обидва блоки (харчування та інвертор) необхідно розділяти металевим листом, який в свою чергу приварюється до корпусу пристрою.

Силовий блок

Рішення завдання, як зробити своїми руками зварювальний інверторний апарат, також складається з створення даного сайту. А його основна частина – це теж трансформатор, але вже понижуючий. Його функціональні обов'язки полягають у зниженні різниці потенціалів і разом з тим збільшення сили струму. Для його створення потрібні сердечник Ш20 х 2082000 нм в кількості двох штук. Обмотується трансформатор з використанням мідної смуги. Її габарити:

ширина – 40 мм;

товщина 1/4 мм.

Для термоізоляції кожен шар необхідно закривати зносостійкої термобумагой. Вторинна обмотка створюється трьома мідними смугами, які ізолюються фторопластовою стрічкою. Використання товстого дроту тут недоречно й навіть помилково. Адже трансформатор буде працювати з струмом високої частоти, а тому актуально лише застосування широких дротів.

Інвертор

Ну і, звичайно, як у реалізації принципової схеми інверторного зварювального апарата можна обійти стороною цей блок? Його завдання полягає в тому, щоб виконати зворотне перетворення струму постійного характеру в змінну форму, при цьому підвищуючи його частоту.
Оптимальним варіантом складання такого блоку стане використання транзисторів середньої та низької потужності. У цьому випадку можна одночасно стабілізувати частоту струму і знизити шумність роботи зварювального саморобного обладнання. Схема ускладнюється за рахунок конденсаторів, з'єднаних послідовно. Така міра дозволить уникнути резонансних викидів трансформатора і знизити втрати транзисторного блоку.

Особливості вибору транзисторів

До вибору транзисторів (а саме так іменуються силові ключі) варто підходити максимально грамотно. Працездатність зварювального приладу буде залежати саме від виконання цієї умови. Для цього насамперед варто розрахувати приблизну потужність одержуваного інвертора. Без цього зрозуміти, як зібрати інверторний зварювальний апарат своїми руками, навряд чи вийде. Наприклад, нехай це буде напруга 24 В (усереднена величина, коли електродуги горить стабільно) і потрібно отримати дугу на 160 А. Помноживши ці значення один на друга, отримуємо корисну потужність, яку буде видавати інверторний апарат. У нашому випадку це 348 кВт. При коефіцієнті корисної дії 85 % транзистори повинні пропускати крізь себе цю розрахункову потужність, помножену на ККД. У кінцевому підсумку величина буде складати приблизно 45 кВт – це і буде шуканим значенням ключів. Оскільки для роботи зварювального обладнання буде використана звичайна побутова електрична мережа 220 В, то сила струму буде складати 20 А (4500 ват ділимо на 220). В цьому випадку слід вибирати транзистори, які здатні витримати струм даної сили і ні ампером менше!

Організація охолодження

Як ми знаємо, інверторний саморобний апарат під час виконання зварювальних робіт буде сильно грітися. Причому настільки, що тільки радіаторів охолодження вистачати не буде, у зв'язку з цим слід подбати про організацію гарної системи охолодження. В іншому випадку не уникнути частого ремонту інверторного зварювального апарату "Страт" своїми руками. Перегрів сам по собі страшний тим, що не тільки виходять з ладу різні електричні компоненти – сам апарат може прийти в непридатність. З цієї причини, крім радіаторів, варто використовувати і вентилятори. Малопотужних варіантів від комп'ютера (охолодження процесора) має бути не менше шести. Але для обдування понижуючого трансформатора слід поставити потужний вентилятор, який до того ж здатний охолодити всю систему. У силового трансформатора слід також поставити кілька вентиляторів (як мінімум 3 штуки). Для захисту самого зварювального обладнання від перегріву і щоб уникнути його якнайшвидшого виходу з ладу слід на радіаторі (який гріється більше всього) закріпити термодатчик. Його головна функція полягає у відключенні живлення апарату при перевищенні максимально допустимого температурного режиму.

Корпус

На фінальній стадії складання зварювального апарату інверторного типу своїми руками потрібно хороший корпус, в якому буде розташовуватися власне сама схема обладнання. Для такої мети цілком придатний системний блок від старого комп'ютера, причому, чим він старше, тим краще (в ньому метал товщі). Краще формату АТХ. Для цього можна зайнятися пошуками у власному гаражі (сараї) або ж відвідати пункти розборок комп'ютерів, напевно там можуть запропонувати який-небудь варіант. В крайньому випадку корпус можна легко виготовити самому з листового металу. У той же час підійде і каністра. Тільки слід проробити отвори для вентиляції і поставити додаткові кріплення. У цьому випадку принципова електрична схема інверторного зварювального апарату буде додатково захищена від перегріву.

Збірка апарату

Тепер, власне, сама складальна процедура зварювального обладнання. Електронні плати створюються з використанням текстоліту товщиною 1 мм, Щоб знизити навантаження на них роблять кілька невеликих прорізів. Готові обмотки трансформаторів закріплюються на основі агрегату за допомогою декількох скоб. В його якості як раз можна взяти пластину гетинаксу товщиною 5 мм або трохи більше. У ньому повинна бути проріз для вентилятора. Займаючись встановленням магнітопроводів, слід розташовувати їх на невеликий відстані, щоб були утворені зазори (для циркуляції повітря). Для забезпечення стабілізації сили струму та різниці потенціалів слід збирати інверторний зварювальний апарат своїми руками на tl494. Видів саморобних конструкцій може бути безліч, але незалежно від цього, у всіх у них є загальна риса – управління роботою зварювального обладнання. Для цього не передній панелі розташований вимикач, ручка, що регулює силу струму, висновки проводів, контрольні світлодіоди.

Етап налаштування

Коли інвертор зібраний, необхідно зайнятися його налаштуванням. Не варто недооцінювати важливість цієї процедури, оскільки це є обов'язковою умовою і без її проведення користуватися апаратом ні в якому разі не можна! Для цього необхідно виконати певні операції. Для початку варто подати невелике значення струму (15 В) на ШІМ-контролер та вентилятори. Це дозволить оцінити працездатність сайту. Після того як конденсатори зарядяться, варто подати напруга на реле, яке керує роботою резистора. Але не можна давати струм прямо, інакше найпростіший зварювальний інверторний апарат своїми руками можна просто вбити, причому відразу ж! Але якщо все в нормі, можна приступати до налаштування модулятора, переконавшись у появі прямокутних імпульсів при спрацьовуванні реле. На наступному етапі установки необхідно перевірити функціональність самої плати. Для цього виставляється холостий хід і на міст подається струм до 100 мА. Такий на перший погляд дріб'язковий етап насправді дуже важливий, оскільки дозволяє судити про працездатність діодного моста. В обов'язковому порядку необхідно відрегулювати рівень шуму відзначається на фазах трансформаторного пристрою. Краще, щоб не виникало сторонніх звуків в роботі інвертора на фазах. В іншому випадку, швидше за все, була порушена полярність – досить просто поміняти її. Подібна перевірка на шуми може бути виконана з використанням будь-якого електричного побутового приладу. Тобто годиться чайник з потужністю не менше 22 кВт. Але мало зробити найпростіший інверторний зварювальний апарат своїми руками, необхідно регулярно проводити діагностику приладу, не забуваючи про його обслуговуванні. Оскільки тільки при належному догляді і відношенні воно здатне прослужити вірою і правдою довгі роки.

Правила користування апаратом

Незважаючи на деяку простоту, інверторний апарат потребує відповідального ставлення до власної персони. Тому, щоб уникнути серйозних поломок, а також виходу апарату з ладу, слід дотримуватися простих правил в період експлуатації:

Перед роботою потрібно підготувати вільний простір – в ідеалі, коли його багато.

Варто враховувати, що інверторний зварювальний апарат погано переносить температурні перепади і погодні умови.

Уникати накопичення пилу, оскільки це хороший провідник. На промислових об'єктах з цим борються за допомогою обладнання зі стисненим повітрям.

Вибір проводів для зварювального кабелю багато в чому залежить від товщини використовуваної електрода. Як правило, для побутових потреб їх діаметр становить 3 мм, для чого підійдуть тонкі і легкі кабелі. При цьому їх довжина повинна бути не більше 15 метрів.

Реалізувавши на практиці своїми руками схему інверторного зварювального апарату, не допускати його перегріву! Інтенсивні процеси призводять до сильного нагрівання деталей електричної схеми. Перегорілі елементи – це досить часта проблема. В середньому на безперервну роботу варто витрачати від 5 до 6 хвилин, чого цілком достатньо.

Безпосередньо перед роботами необхідно перевірити всі з'єднання проводів щоб уникнути порушення подачі струму.

В той же час не слід забувати і про елементарну техніку безпеки! Тобто працювати потрібно в спеціальній, негорящей одязі та рукавицях, включаючи використання щитка. А якщо все ж трапилася неприємність, головне - вчасно усунути несправність. Про те, які основні поломки можуть зустрітися і як їх усувати – в наступному розділі.

Основні несправності інверторного обладнання

Після того як саморобний пристрій було перевірено, слід не забувати про те, що воно може зламатися, як втім і будь-який електричний прилад. Починати визначення причин поломки слід із зовнішнього огляду. При виявленні поганого контакту їх слід від'єднати, добре зачистити, після чого знову з'єднати. Тепер варто розглянути, як відремонтувати інверторний зварювальний апарат своїми руками при найпоширеніших несправності:

Занадто велике енергоспоживання, коли навантаження відсутня повністю. Швидше за все сталося замикання витків. У цьому випадку необхідно зробити перемотування і поліпшити ізоляцію шарів.

Падає зварювальна дуга, причому часто. З більшою часткою ймовірності це свідчить про пробої обмотки, з-за чого в ланцюзі спостерігається завищена напруга.

Неправильне регулювання зварювального струму. Можливі замикання затискачів, дросельної котушки або відмова роботи гвинта, який регулює струм.

Недолік струму. Отже, в мережі впала напруга – необхідно перевірити справність регулятора.

Трансформатор сильно шумить. Часто це є ознакою перегріву агрегату. В цьому випадку слід зайнятися перевіркою кріплень, які стягують частини магнітопроводу, включаючи механізми переміщення і сердечник котушки. Не можна виключати ймовірність замикання в зварювальних проводах.

Апарат самостійно відключається. Швидше за все, причина криється в замиканні електричного ланцюга, що і призвело до автоотключению.

Крім цього, після створення схеми інверторного зварювального апарату своїми руками варто врахувати один нюанс. Навіть у такий саморобної моделі є слабке місце. І це клемна колодка, з допомогою якої підключається зварювальний кабель.

В якості висновку

У висновку хочеться відзначити ряд позитивних і негативних сторін саморобних пристроїв інверторного типу. І найголовніше перевага полягає в можливості використовувати зварювальне обладнання не тільки в домашньому побуті, але і в умовах малого виробництва. На перший погляд, здається, що конструкція наповнена безліччю різноманітних деталей, та й сама схема досить складна в реалізації. Проте якщо слідувати інструкції, використовувати тільки якісні матеріали, то все стає не так обтяжливо. До того ж, можна досягти довгострокової роботи при малих витратах. Що стосується недоліків, то головний всього один – малий термін служби при великих обсягах робіт. Тоді доводиться виготовляти трифазний зварювальний прилад, тільки джерело живлення для такого типу складно знайти. У кінцевому рахунку, реалізувати схему інверторного зварювального апарату своїми руками під силу практично будь-якому домашньому майстрові. Було б бажання і вільний час. А користь від такого приладу буде істотною!