Як спорудити простий зварювальний інвертор своїми руками?

1. Перед складанням потрібно знати пристрій
2. схеми
3. Необхідні матеріали, деталі і інструменти
4. Збірка, покрокова інструкція
5. Налаштування інвертора
6. Правила використання
7. Витрати при самостійній збірці
8. Принцип дії

Зварювальний інвертор - зручний мобільний апарат, що працює від мережі 220В. Його легка маса і невеликі розміри дозволяють вести роботу на будь-яких будівельно-ремонтних об'єктах і в домашніх умовах.

Призначений він для зварювання на постійному струмі чорних і кольорових металів. Комплектація складається з 2 зварювальних кабелів, щітка і інструкції. Установка спеціального пальника дозволить пристрою працювати в середовищі захисних газів.

Основні технічні параметри, яким відповідає більшість інверторів:

• настройка зварювального струму в межах від 20 до 250А;
• напруга ХХ 50-70В;
• частота промислова 50Гц;
• діаметрелектрода 1,6-5мм;
• використовувана потужність приблизно 4-12кВт;
• робочий цикл при 200А дорівнює 60%;
• ККД 85%;
• вага від 3 до 12кг;

Крім параметрів, обладнання повинно виконувати основні вимоги:

1. М'яке запалювання і рівномірне горіння дуги.
2. Контроль потужності і сили струму.
3. Спрацьовування захисту при короткому замиканні.
4. Якісне формування наплавляємого валика.

переваги:

1. Економія електроенергії.
2. Простота в зверненні.
3. Надійність і безпека.

Перед складанням потрібно знати пристрій

Різні типи і види зварювальних інверторів виробляють у всьому світі. За короткий період часу вони набули популярності серед людей. Важливим фактором у цьому зіграла доступність в ціні.

Розглянемо детальніше, з чого зроблені найпоширеніші малопотужні агрегати на прикладі COLT 1300 від італійського виробника:

1. Корпус виготовлений з металевого захисного кожуха товщиною 1 мм. Він одягнений на бічні панелі.
2. На лицьову стінку виведені роз'єми для підключення кабелів, регулятор сили струму, індикатор мережі і захисту.
3. На задній частині присутня вимикач.
4. На всій оболонці виконані технологічні отвори для вентиляції.
5. Всередині знаходиться електрична плата, на якій закріплені всі деталі схеми.

Такий варіант збірки найбільш зручний.

Китайці роблять начинку з 4,5 пластин. Це не відноситься до мінусів, але при проектуванні свого апарату візьмемо більш просту ідею.

Комплект складається з наступних одиниць:

• електроплита;
• 2 трансформатора ;
• конденсатори;
• радіатори;
• вентилятор;
• поглинаючий фільтр;
• діодний випрямляч;
• транзистори;
• блок керування;

Решта показано в специфікації.

схеми

Одним з перших кроків виготовлення інвертора - визначення його робочої схеми. Оскільки в інтернеті знаходиться велика кількість вибору, немає необхідності придумувати, щось нове.

За основу будемо продовжувати використовувати інформацію про инверторе моделі COLT1300, робоча схема показана на малюнку 1:

Рис 1.

На малюнку 2 зображено схема блоку управління процесами, що проходять в силовій частині. У розглянутого типу апарату схеми втиснуті на одну плату. Змінимо це і блок управління зробимо на окремій платі.

рис.2

Розіб'ємо основну схему на кілька частин і отримаємо:

Силова частина і драйвери транзисторів:

Джерело живлення силовий частини:

Зварювальний інвертор з шип контролером:

Блок живлення інвертора:

Для виготовлення електричних 4 плат, потрібно наступне:

• текстоліт FR4 150 × 250мм (2 мм);
• перманентний чорний маркер;
• лимонна кислота і перекис водню;
• флюс паяльний ЛТИ-120;
• свердло діаметром 1 мм і 2 мм;

У програмі Dip Trace креслимо силову схему:

Перетворюємо в плату:

В кінці вийде малюнок:

Приклад показаний на більш простою схемою. Завантажити підручник для роботи в Dip Trace можна на сайті Full-Chip.net . У ньому послідовно описується кожна операція для друку мікросхем.

Отримане зображення макета треба роздрукувати на лазерному принтері, це обов'язкова умова, чорнило, не дасть потрібний ефект:

1. Підготуємо текстоліт. Злегка зачистити дрібнозернистим наждачним папером до яскравої поверхні. Прикладаємо до пластині надрукований макет і зверху загортаємо ще одним шаром газетного паперу.
2. Докладаємо гарячу праску і чекаємо 15-20 секунд. Даємо поступово охолонути, потім що б легко було віддирати, замочуємо водою. Якщо на якійсь ділянці зв'язок погано надрукованих, домальовували чорним маркером.
3. Готуємо ванну для травлення плати. У розчин входить лимонна кислота, перекис водню і вода. Ємність достатнього розміру, щоб плата могла повністю в неї увійти. З цією сумішшю треба дотримуватися обережності, працювати в гумових рукавичках. Розмішувати тільки дерев'яними предметами, металевими можна.
4. Далі все це треба поставити в тепле місце або в таз з теплою водою. Контролюючи процес можна побачити, коли не фарбований мідний наліт зійде, тоді можна діставати деталь.
5. Висушуємо схему і знімаємо наждачним папером маркер. Покриваємо поверхню флюсом ЛТИ-120. Що б не дати окислятся доріжках, їх треба обережно Полуда до приємного блиску.

Отже, отримуємо дві плати на силову схему і блок управління.

Необхідні матеріали, деталі і інструменти

Для складання саморобного інвертора буде потрібно набір інструментів :

• паяльник ;
• викрутка;
• плоскогубці;
• кусачки;
• болгарка з відрізним і Засічна колами;

Список матеріалу:

• метал товщиною 1 мм, для виготовлення корпусу і кожуха;
• саморізи;
• мідні дроти;
• готові плати для деталей;
• олово, припой;
• ферритні кільця для трансформатора;
• теплопровідна паста КПТ-8;
• феритовий сердечник;
• котушка проводу ПЕТВ d = 1,5 для обмотки трансформатора;

І список деталей:

• силові діоди VS-150 EBUO4;
• транзистори IRG4PC50UDPBF IGBT 600В 55А 60кГц;
• високошвидкісний ШИП - контролер для імпульсних джерел живлення UC3825N;
• реле м'якого пуску Finder, з кроком 3,5 16А 250В;
• резистор силовий SQP3BT 47ом;
• фільтр придушення ЕМП B82731-N2102-A20;
• конденсатори 470мкф 450В серія LS 35 × 45;
• радіатори Hs 113-50 50x85x24;
• вентилятор DEEPCOOL WIND BLADE 80, 80мм;
• діодний міст КЦ405 90-92;

Збірка, покрокова інструкція

Починаємо збірку з конструкції корпусу. Розмічаємо на металевому листі дві частини оболонки. На малюнку зображено п-образні заводські половинки.

У домашніх умовах зробити точно такі кожуха неможливо, але за прикладом можна спробувати:

роз'яснення:

1. Розмічений лист режим болгаркою, а потім гнемо на гибочном саморобному верстаті.
2. Всередину підстави встановлюємо перемички, на яких будуть плати.
3. На Ш - образні пластини наметовому обмотки. Первинна обмотка - 100 витків, між шарами підкладаємо прокладку, тонку, щільний папір. Вторинна обмотка - 50 витків.
4. Встановлюємо за допомогою паяльника і припою деталі на приготовані плати за схемами.
5. Транзистори і діоди встановлюємо на радіатори. Між ними наносимо теплопровідних пасту КПТ-8.
6. Схеми з'єднуємо ізольованими провідниками. Не так важливий діаметр, як довжина, яка не повинна перевищувати 140мм. Проводи повинні бути скручені між собою.

Схожий приклад складання зазначений на зображенні:

Налаштування інвертора

Налаштування перетворювача будемо проводити в діапазоні 20-85кГц:

1. Даємо навантаження на обмотку понижувального трансформатора.
2. Порівнюємо вигляд сигналу з правильним малюнком

роз'яснення:

1. Сходинка зміни полярності повинна бути не менше 1,2мкс.
2. Важливо налаштовувати апарат під навантаженням для отримання максимальних параметрів зібраного обладнання.
3. До виходів підключаємо зразкову опір в 0,14Ом.
4. Далі підключаємо генератор, до діодному мосту розраховуючи фази.
5. Харчування має бути 12-25В у вторинну обмотку силового трансформатора підключаємо лампочку.
6. Регулюючи частоту, добиваємося найбільш яскравого горіння дуги.
7. У разі поломки транзистора або діода доведеться робити заміну згорілої деталі.
8. Налаштування провести заново.

Якщо вихідні параметри не відповідають необхідним, можливо причина в неправильної або неякісної обмотці трансформатора. Не дотримано зазори між обмоткою або погана підкладка між шарами.

Напруга на виході стабілізаторів має бути +15 В і -15В.

На резисторі перед драйвером підключаємо потенціометр регулятора струму на мінімум.

Імітуємо збільшення струму. На виході, напруга підвищується до 5В. ШІМ-сигнал видає частоту 30кГц.

При підвищенні струму, напруга підвищується, а сигнал частоти стає менше. В кінці. настройку проводити з інвертором. Налаштовуємо максимальний струм, потім за допомогою потенціометра встановлюємо частоту ШІМ-сигналу рівною 30кГц.

Правила використання

Зварювальне обладнання вимагає до себе відповідальне ставлення:

1. Перед роботою підготуйте робоче місце. Нормально коли багато вільного простору.
2. Інвертор погано реагує на перепади температур, погодні умови.
3. Уникайте пилу. Вона дуже добре проводить струм. На промислових підприємствах є стиснене повітря, яким можна продувати обладнання.
4. Чи не перегрівайте апарат. Інтенсивні електричні процеси, що протікають в схемах, призводять до великого їх нагрівання. Перегоріла деталь - часта проблема поломки. В середньому, безперервна робота триває 5-6 хвилин.
5. Вибір проводів для кабелів залежить від товщини електрода. Для побутових потреб використовуйте діаметр 3 мм. Сварка таким діаметром дозволить використовувати тонкі і легкі кабелю. Їх довжина не повинна бути більше 1,5 м.
6. Перед роботою проводиться перевірка всіх з'єднань проводів, щоб уникнути порушень з подачею струму.
7. Приєднайте плюс до металу, мінус на утримувачі. Увімкніть апарат в розетку і натисніть кнопку пуск на задній панелі. Налаштуйте зварювальний струм. Його сила повинна бути достатньою, щоб розплавляти, але не перепалювати метал.
8. Працювати потрібно в спеціальній, непалаючої одязі, в рукавицях і щитку.

Витрати при самостійній збірці

В даному розділі приводиться підрахунок коштів, вкладених в збірку зварювального інвертора. У списку наведені основні елементи обладнання. Все, що не увійшло до списку, має мале значення.

Ціна, навпаки, вказана за одну одиницю:

• теплопровідна паста - КПТ-8 200р;
• феритовий сердечник - 170р;
• котушка проводу - ПЕТВ d = 1,5 для обмотки трансформатора 550р;

І список деталей:

• силові діоди VS-150 EBUO4 390р-1шт;
• транзистори IRG4PC50UDPBF IGBT 600В 55А 60кГц 230-1шт;
• високошвидкісний ШИП - контролер для імпульсних джерел живлення UC3825N 300р-1шт;
• реле м'якого пуску Finder, з кроком 3,5 16А 250В 70р;
• резистор силовий SQP3BT 47ом 9р;
• фільтр придушення ЕМП B82731-N2102-A20 57р;
• конденсатори 470мкф 450В серія LS 35 × 45 770р-1шт;
• радіатори Hs 113-50 50x85x24 180р-1шт;
• вентилятор DEEPCOOL WIND BLADE 80, 80мм 260р;
• діодний міст КЦ405 90-92 27р;

Принцип дії

Інвертор - джерело живлення електричної дуги. Володіючи малими габаритами, він забезпечує стабільне горіння електрода. Підтримувати ці процеси вдається кілька разів випрямлення і перетвореному напрузі.

Порівняємо звичайний трансформатор з його конкурентом. Перший служить для зниження напруги мережі до 60В. Потужна мідна обмотка дозволяла після цього пропускати високий струм. Проста конструкція має мінуси - витрата міді, велику вагу.

Прибрати ці 2 недоліки вийшло за допомогою підвищення робочого імпульсу з 0,05кГц до 65кГц.

Спрощена схема зміни енергії показана на малюнку:

Роз'яснення схеми:

1. Напруга мережі 220В з коливанням 50Гц проходять через діодний випрямляч. Це робиться для харчування транзисторів, на яких зібрана инверторная схема.
2. Під згладжені напруга вони переключаються з величезною швидкістю.
3. Включення-виключення контролює спеціальні драйвера і система управління.
4. Отримана частот а в залежності від якості транзисторів збільшується в багато разів.
5. Схема інвертора підключена до трансформатора. Він приймає близько 60-65кГц і за законами фізики маленький, і легкий він може видати струм такої ж сили, як і його великий брат.
6. До трансформатора підключений другий набір діодів. Оскільки частота збільшена на цей випрямляч, встановлюються більш потужні подвійні діоди.
7. Пройшовши ці всі щаблі, зварювальний струм запалює дугу і створює умови для якісного процесу зварювання.