Сварочный инвертор бармалей: самостоятельная сборка оборуодвания

Самодельный сварочный аппарат (инвертор) — конструкция, изготовление

Сварочный инвертор Бармалей: самостоятельная сборка оборуодвания

Конструктор и знаменитый ученый Юрий Негуляев в свое время изобрел практически незаменимое устройство – сварочный инвертор. Предлагаем рассмотреть, как своими руками сделать сварочный инвертор с применением импульсного трансформатора и мощных MOSFET транзисторов.

Самая важное при конструировании или ремонте покупного или самодельного инвертора – его принципиальная электрическая схема. Её мы для изготовления своего инвертора взяли именно из проекта Негуляева.

Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора

Изготовление трансформатора и дросселя

Для работы нам понадобится следующее оборудование:

  1. Ферритовый сердечник.
  2. Каркас для трансформатора.
  3. Медная шина или провод.
  4. Скоба для фиксации двух половинок сердечника.
  5. Термостойкая изоляционная лента.

Для начала нужно запомнить простое правило: обмотки наматываются только на полную ширину каркаса, при такой конструкции трансформатор становится более устойчив к перепадам напряжения и внешним воздействиям.

Качественный импульсный трансформатор наматывается медной шиной или пучком проводов. Алюминиевые провода такого же сечения не способны выдержать достаточно большую плотность тока в инверторе.

В этом варианте исполнения трансформатора, вторичную обмотку нужно наматывать в несколько слоев, по принципу бутерброда. Пучок проводов сечением 2 мм, скрученных вместе, будет служить вторичной обмоткой. Они должны быть изолированы друг от друга, например, лаковым покрытием.

Кольца обмоток

Между первичной и вторичной обмоткой изоляции должно быть в два или три раза больше, чтобы на вторичную обмотку не попало сетевое напряжение, которое в выпрямленном виде составляет 310 вольт. Для этого лучше всего подходит фторопластовая термостойкая изоляция.

Трансформатор можно выполнить и не на стандартном сердечнике, применив для этих целей 5 трансформаторов от строчной развертки неисправных телевизоров, объединенных в один общий сердечник. Так же необходимо помнить и про воздушный зазор между обмотками и сердечником трансформатора, это облегчает его охлаждение.

Важное замечание, бесперебойная работа устройства напрямую зависит не только от величины постоянного тока, но и от толщины провода вторичной обмотки трансформатора. То есть, если намотать обмотку толще, чем 0,5 мм, мы получим скин-эффект, который не очень хорошо сказывается на режиме работы и тепловых характеристиках трансформатора.

Так же на ферритовом сердечнике изготавливается и трансформатор тока, который после будет закреплен на положительном силовом проводе, выводы с этого трансформатора приходят на плату управления для отслеживания и стабилизации выходного тока.

Для уменьшения пульсации на выходе аппарата и меньшему количеству выбросов помех в сеть питания используется дроссель. Его так же наматывают на ферритовом каркасе произвольного исполнения, проводом или шиной, толщина которого соответствует толщине провода вторичной обмотки.

Конструкция сварочного аппарата

Рассмотрим, как в домашних условиях сконструировать достаточно мощный импульсный сварочный инвертор.

Если повторять конструкцию по системе Негуляева, то транзисторы прикручиваются к радиатору специально вырезанной для этого пластиной, таким образом улучшается передача тепла от транзистора к радиатору. Между радиатором и транзисторами необходимо проложить термопроводящую, не пропускающую ток прокладку. Это обеспечивает защиту от короткого замыкания между двух транзисторов.

Выпрямительные диоды крепятся к алюминиевой пластине толщиной 6 мм, крепление осуществляется таким же способом, как и крепление транзисторов. Их выходы соединяться между собой неизолированным проводом сечением 4 мм. Следует соблюдать осторожность, провода не должны соприкасаться.

Дроссель к основанию сварочного аппарата крепится железной пластиной, размеры которой повторяют форму самого дросселя. Для уменьшения вибрации, между дросселем и корпусом прокладывают резиновый уплотнитель.

Видео: сварочный инвертор своими руками

Все силовые проводники внутри корпуса инвертора нужно развести в разные стороны, иначе существует возможность короткого замыкания. Вентилятор охлаждает несколько радиаторов одновременно, каждый из которых предназначен для своей части схемы. Такая конструкция позволяет обойтись всего одним вентилятором, установленным на задней стенке корпуса, что значительно экономит место.

Для охлаждения самодельного сварочного инвертора можно использовать вентилятор от компьютерного корпуса, он оптимально подходит как по габаритам, так и по мощности. Так как вентиляция вторичной обмотки играет большую роль, это следует учитывать при его расположении.

Схема: разобранный сварочный инвертор

Вес такого инвертора будет колебаться от 5 до 10 кг, при этом его сварочный ток может быть в пределах от 30 до 160 ампер.

Инвертор из компьютера

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:

  1. 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.
  2. 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!
  3. Применение такого резистора значительно уменьшает скачки тока во время включения сварочного аппарата в сеть 220 вольт.
  4. 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.
  5. Режим сварки, проверяется непосредственно на блоке управления, подключив вольтметр к выходу усилителя оптрона. Если инвертор маломощный, среднее амплитудное напряжение должно составлять около 15 вольт.
  6. 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.
  7. Для сравнения можно проверить работу промышленного инвертора. При помощи осциллографа измеряют импульсы на обоих обмотках, они должны соответствовать друг другу.
  8. 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.

Источник: https://www.asutpp.ru/samodelnyj-svarochnyj-invertor.html

Сварочный инвертор своими руками – экономим на покупке дорогостоящего оборудования

Сварочные аппараты прочно вошли в обиход домашних мастеров. Традиционные трансформаторы недорого стоят, легко ремонтируются, и такую конструкцию можно изготовить собственноручно.

Однако у них есть недостаток – для сварки металла толще автомобильного кузова, требуются высокие токи. Это дает нагрузку со стороны первичной обмотки 220 вольт, порядка 3-5 Вт.

Заварить трубу в квартире не удастся, по техническим условиям, ввод счетчика ограничен мощностью 3,5-5 Вт. Да и в частном доме гарантирован просад электроэнергии.

Для работы в бытовых условиях лучше пользоваться сварочным инвертором. Этот прибор имеет меньшую мощность, компактные габариты и небольшую массу.

Стоимость такого автомата выше, чем обычного трансформаторного. Поэтому многие домашние «кулибины» изготавливают сварочный инвертор своими руками.

В отличие от трансформатора, при изготовлении которого вы боретесь с большим весом и толщиной вторичной обмотки, инвертор предлагает решить иные проблемы.

Схема сварочного инвертора может повергнуть в шок даже радиолюбителя со стажем, не говоря о домашнем мастере, познания которого сводятся к замене предохранителя.

Не стоит пугаться. Следуя инструкциям по сборке, любой радиолюбитель, умеющий держать в руках паяльник, соберет этот блок за несколько свободных вечеров.

Любой инвертор, даже небольшой мощности, требует принудительного охлаждения. К этому добавим грамотное расположение компонентов внутри корпуса.

Разумеется, сам корпус должен быть снабжен проточными отверстиями для вентиляции. В противном случае постоянно будет срабатывать тепловая защита (необходимый элемент оборудования).

Предлагаем к рассмотрению варианты, как сделать сварочный своими руками.

Резонансный инвертор в фабричном корпусе

В качестве оболочки можно использовать привычный блок питания для компьютера. Чем старее будет возраст – тем лучше. 20 лет назад не жалели металла на стенки, и размеры блоков питания формата AT были крупнее.

Популярное:  Выбираем оптимальный сварочный аппарат для дома и дачи

От самого блока питания потребуется лишь вентилятор (если он в нормальном состоянии) и радиаторы охлаждения. Поэтому исправность электрической начинки донора нас не интересует. Так будет дешевле его приобрести.

Инвертор построен на б/у элементной базе от старых мониторов и телевизоров. Если нет доступа к подобным «запасникам» — покупка радиоэлементов на рынке, не сильно обременит кошелек. Подробный рассказ как сделать сварочный инвертор своими руками — видео

Принцип построения резонансного инвертора, безопасность схемы

  1. Технологию ШИМ необходимо полностью исключить, поскольку для этого требуется стабилизированное напряжение питания задающего генератора. Это усложняет схему
  2. Затворы силовых транзисторов необходимо стабилизировать.

    Для этого подойдут стабилитроны типа KC213

  3. Управляющий трансформатор монтируется как можно ближе к силовым транзисторам.

    Провода, подающие напряжение на затворы, должны быть скручены витковой парой, для уменьшения паразитных наводок

  4. Особые требования к монтажной плате силового моста: дорожки на текстолите необходимо вытравить как можно большей ширины, затем залудить слоем припоя минимум 1 мм. Используйте тугоплавкий припой.

    Электрическая схема выполняется на текстолите толщиной минимум 3 мм, для лучшего рассеивания тепла.

  5. Любые цепи, относящиеся к силовым блокам, должны быть тщательно пропаяны тугоплавким припоем.

    В противном случае возможно возгорание деталей от искрения

  6. Сетевой кабель выполняется сечением не менее 2,5 квадратов
  7. Входной автомат должен быть рассчитан на ток нагрузки плюс 50%.

    В нашем случае – 16А

  8. Высоковольтные цепи выполняются в двойной изоляции: на проводники надеваются несгораемые кембрики на основе слюды или стекловолокна
  9. Резонансный дроссель не должен иметь металлического кожуха. Крепление только на клеммах – никаких металлических скоб. Иначе наводки нарушат его параметры
  10. Проточная принудительная вентиляция – обязательное условие
  11. Выходные силовые диоды должны быть защищены от пробоя по напряжению. Обычно применяются RC цепочки.

Задаем для себя параметры будущего сварочного аппарата:

  • Ток нагрузки на выходе: 5 – 120А
  • Напряжение холостого хода 90В
  • Продолжительность нагрузки для электродов 2 мм – 100%, для электродов 3 мм – 80%. (при высокой температуре воздуха, время охлаждения увеличивается на 20%-50%)
  • Потребляемый ток на входе: не более 10А
  • Масса без силовых проводов 2 кг
  • Регулятор тока
  • Вольтамперная характеристика – падающая. Поэтому можно работать в режиме полуавтомата с СО2.

Популярное:  Сварка чугуна в домашних условиях несколькими способами

Это достаточно простой сварочный инвертор, несмотря на то, что схема насыщенная:

Все номиналы элементной базы указаны на схеме, дублировать их отдельным списком не имеет смысла. Сердце задающего генератора собрано на популярной микросхеме SG3524.

Она используется в блоках питания компьютерных бесперебойников. Можно извлечь деталь из сгоревшего UPS.

[note]Особенность инвертора – крайне низкая потребляемая мощность (по меркам сварочника, разумеется) – не более 2,5 Вт. Это позволяет использовать его не только в гараже, но и в квартире с входным автоматом 16А.[/note]

Силовой трансформатор собирается на сердечниках E42. Монтаж вертикальный, иначе не влезет в корпус. Подобные сердечники в изобилии присутствуют в старых ламповых мониторах, и дефицитом не являются в принципе. Для изготовления одного трансформатора потребуется «распотрошить» 6 мониторов.

Из этих же деталей (которые останутся от разобранных трансформаторов) выполняем дроссель. Сердечники для остальных компонентов делаются из стандартного феррита 2000 НМ.

Основа силового блока – мощные диоды и транзисторы, которые нуждаются в рассеивании тепла.

Их можно установить на радиаторы от блока питания (в котором собирается инвертор), или набрать из тех же старых компьютерных мониторов.

До включения вольтодобавки, холостой ход поддерживается величиной 35В. За счет такого малого напряжения силовая часть не перегружается. Длина схватываемой дуги составляет 3-4 мм. Это комфортное значение, позволяющее уверенно работать даже начинающим сварщикам.

Выпрямленное напряжение имеет форму синуса (это особенность резонансных инверторов). Для окончательного сглаживания полуволн, необходимо уложить выходные кабели в ферритовые трубки индуктивностью 3-4mkH.

Можно использовать фильтрующие кольца от того же блока питания для компьютера, и уложить провод в 2 витка.

Дополнительная обмотка трансформатора добавляет напряжение, поэтому при начале работ дуга зажигается моментально, вне зависимости от атмосферных условий. Главное – качественная обмазка электродов.

[tip]Трансформаторы тока подключены во вторичной обмотке. Это конструктивная особенность схемы – в первичной обмотке максимальный ток возможен лишь во время образования резонанса.[/tip]

Защита инвертора

Залипание электрода предотвращает полевой транзистор IRF510. На схеме хорошо видно этот участок. Им же обеспечивается плавный пуск. Отметим, что такое устройство добавляет комфорта для неопытного сварщика.

На микросхеме SG3524, вход shutdown прерывается в трех случаях:

  1. Срабатывание термодатчика
  2. Блокировка транзисторной схемой при коротком замыкании
  3. Отключение тумблером.

В схеме предусмотрены основные моменты безопасности, их не следует исключать из конструкции. Корпус не должен иметь лишних отверстий (кроме вентиляционных) и открытых полостей. Силовые выходные клеммы устанавливаются на термостойких прочных изоляторах.
Итог:

Собрать инвертор своими руками возможно. Пусть вас не пугает множество деталей в схеме – это забота разработчика. Настраивать готовое изделие не придется, сварочник сразу готов к работе. При условии, что вы все правильно припаяете и скомпонуете модули в корпусе.

Сварочный инвертор своими руками – экономим на покупке дорогостоящего оборудования Ссылка на основную публикацию

Источник: http://obinstrumente.ru/elektroinstrument/svarochnye-apparaty/svarochnyj-invertor-svoimi-rukami.html

Сварочный инвертор своими руками – как сделать такой аппарат?

Если человек умеет пользоваться паяльником и на достаточном уровне разбирается в современной электротехнике, он способен сделать сварочный инвертор своими руками, сэкономив тем самым немалые деньги, которые пришлось бы потратить на приобретение заводского агрегата.

Сварочный аппарат инверторного типа, как известно, представляет собой блок питания высокой мощности, который может функционировать в режиме формирования на выходе дугового заряда, а затем и поддержания последнего в горящем состоянии. Указанный режим является тяжелым, поэтому далеко не каждый силовой модуль в состоянии работать в нем. В тот момент, когда сварщик «чиркает» концом стержня по свариваемому изделию, в сварочной цепи фиксируется короткое замыкание.

Именно данное явление считается наиболее критическим для блока питания (для того, чтобы произошел достаточный разогрев электрода и его последующее расплавление, необходимо затратить очень много энергии).

По этой причине, если вы планируете сделать сварочный инвертор своими руками, следует позаботиться о том, чтобы его модуль питания располагал достаточным запасом мощности.

В противном случае самодельный аппарат просто-напросто не сможет поджечь дугу, необходимую для выполнения сварки.

Большинство электродов сечением до четырех миллиметров демонстрируют стабильное горение при силе тока в районе 120–130 ампер. Но вот зажечь их на подобном токе будет нереально, а значит, нужно предусмотреть такую мощность блока питания, чтобы он без проблем выдавал 180–190 ампер.

Другой момент. Вольт-амперный показатель (его обычно называют характеристикой дуги) при стандартных климатических условиях описывается падающим видом.

Это означает, что напряжение будет иметь тем меньшую величину, чем более высокая сила тока присутствует в электродуге. Приведенное утверждение верно для токов не выше 80 ампер.

Лишь при более высоких показателях силы тока наблюдается стабилизация электрической дуги (при повышении тока напряжение не изменяется).

Варить металлические изделия нестабильной дугой не имеет никакого смысла. Качественного сварного соединения вы никогда не получите. Вместо этого на металле стопроцентно будут прожоги, непровары, да и сам шов будет характеризоваться высокой пористостью и минимальной надежностью.

Блок питания самодельного сварочного агрегата обязан отвечать следующим требованиям:

  • наличие полной развязки (гальванической) от 220-вольтной бытовой электрической сети;
  • максимально плавная настройка тока на выходе;
  • мощность от 5 киловатт (если вы хотите, чтобы аппарат работал с коэффициентом полезного действия не менее 80 процентов);
  • наличие системы, которая предохраняет агрегат при залипании сварочного стержня от перегрузок;
  • напряжение (выходное) холостого хода должно быть 45 вольт и более.

Кроме того, желательно устанавливать на инвертор систему, которая облегчает розжиг электродуги на небольших по величине токах. Разобравшись с «теорией», можно переходить к самостоятельному изготовлению инверторной установки для сварки.

Сразу же скажем, что в нашей статье будут содержаться общие советы по данному процессу, которые помогут вам своими руками собрать эффективный аппарат для сварки.

Если же вас интересуют конкретные электрические схемы инверторного агрегата, их лучше поискать в специализированной литературе.

Обмотку можно делать из ПЭВ-провода с большим числом отдельных жил общим сечением около 0,7 миллиметра. Данный вариант простой, но не самый лучший. Дело в том, что между жилами имеются воздушные зазоры, которые снижают площадь сечения примерно на треть. Подобной проблемы не наблюдается тогда, когда намотка осуществляется при помощи жестяных медных полосок толщиной порядка 0,3 миллиметров.

Применять следует именно тонкие полоски, чтобы избежать так называемого «эффекта Skin».

При появлении этого эффекта образуется чрезмерный нагрев трансформаторного устройства и выход его из строя из-за того, что большие по толщине полосы сформируют такую сердцевину, которая просто-напросто не будет функционировать.

Термопрослойку лучше всего изготавливать из бумаги, закладываемой в ксерокс, либо из той, которая используется на кассовых установках.

Второй вариант предпочтительнее, так как «кассовая» бумага имеет большую длину, что упрощает ее намотку. Кроме того, она не рвется за счет своих достаточно высоких механических свойств.

Выполнять вторичную обмотку желательно также из медных полосок. Друг от друга их обычно отделяют при помощи прослойки из фторопласта.

После намотки «вторички» не забудьте уложить термическую прослойку (опять же таки из указанной выше бумаги).

Трансформаторное устройство, которое во время использования инвертора будет активно нагреваться, следует в обязательном порядке оснастить вентиляторами. Подойдут 0,15-амперные кулеры, которые стоят в старых компьютерах. При желании разрешается взять и более мощные охлаждающие механизмы, но только в том случае, если вы думаете применять инвертор очень активно.

Как правило, монтируется шесть кулеров. Причем на обмотку трансформатора необходимо направить половину из них. Не забудьте и об отверстиях, через которые в аппарат будет поступать свежий воздух. Их нужно разместить так, чтобы обеспечить максимальный приток воздуха (оптимально – непосредственно напротив кулеров).

Силовые ключи (именно так называют транзисторы) требуется подбирать максимально грамотно. Ваш аппарат не будет качественно функционировать, если не выполнить данное условие.

Чтобы правильно выбрать ключи, нужно рассчитать (приближенно) величину мощности инвертора, который вы хотите получить.

Допустим, при 24-вольтном напряжении (усредненная величина, при которой электродуга стабильно горит) вы планируете получить дугу не менее 160 ампер.

При умножении 160 на 24 у нас выходит показатель мощности (полезной), которую сможет отдавать инверторный самодельный аппарат. В нашем примере – это 3,48 киловатт.

Если коэффициент полезного действия будет составлять 85 процентов, транзисторы обязаны суметь пропустить через себя те самые 3,48 киловатт, умноженные на КПД. В итоге получаем финальную величину около 4,5 киловатт.

Это число является показателем общности ключей. Зная его, можно определить и показатель силы тока, которую будет выдавать аппарат.

В тех случаях, когда конструируется сварочный агрегат для подключения к бытовой сети (220 вольт), сила тока будет равняться 20 амперам (разделили 4500 ватт на 220). Как видим, нам понадобятся транзисторы, которые способны обеспечить ампераж в 20 единиц. И ни одного ампера меньше!

Теперь давайте разберемся с тем, какое напряжение должны иметь силовые ключи. Данный показатель в транзисторной мостовой (стандартной) схеме выбирается на уровне 400 вольт.

Некоторые умельцы уверяют, что лучше установить ключи с большим вольтажом (вплоть до 1,2 кВ). Поверьте, делать этого не следует. Добавим, что специалисты практически единодушно советуют покупать транзисторы IGBT.

Впрочем, вы можете использовать силовые ключи и других производителей (IR, MOSFET и другие).

Советы по построению силовой схемы:

  • мост чаще всего монтируется на двух радиаторах;
  • диоды (их выводы) располагают напротив ключей;
  • для минимизации потерь мощности на транзисторах в схему добавляются специальные снабберы с конденсаторами.

Нужно также позаботиться о снижении резонансных выбросов при работе агрегата. Для этого на плату ставят 10–20 конденсаторов (по 630 В и 0,15 мк каждый).

После того, как вы выполнили все необходимые действия, и собрали сварочный аппарат, необходимо произвести его настройку. Без проведения данного мероприятия пользоваться инвертором нельзя.

Настройка включает в себя несколько операций, которые следует осуществлять последовательно. На первом этапе регулировки установки на широтно-импульсный модулятор (иными словами на плату ШИМ) агрегата подают 15 вольт питания.

И в это же самое время даем разряд на вентиляторы.

Указанные действия дают возможность настроить синхронность включения кулеров и проверить их работоспособность.

После того, как плата получила питание (через 4–8 секунд), необходимо будет удостовериться в том, что на резисторе срабатывает специальное замыкающее реле.

Если все в порядке, приступаем к настройке модулятора, убеждаясь в том, что при срабатывании реле на плате появляются прямоугольные импульсы.

Обязательно требуется и регулировка уровня шума, отмечаемого на фазах трансформаторного устройства. В идеале никаких посторонних звуков при работе инвертора на фазах быть не должно.

Если вы слышите шумы, вероятнее всего, полярность была установлена неверно. Просто поменяйте ее.

Указанную проверку «на шумы» разрешается выполнять посредством любого электроприбора, используемого в быту (например, обычного электрического чайника), который имеет мощность не менее 2,2 кВт.

Кроме того, нужно проверить точность монтажа фаз трансформатора, вне зависимости от того, по какой схеме выполнялся инверторный аппарат, а также от того, какую именно конструкцию он имеет. Выполняется подобная проверка осциллографом с двумя лучами, которые подсоединяются к первичной и вторичной обмотке. На правильно сделанном инверторе скачки напряжения не могут быть более 330 вольт.

Напоследок приводим несколько важных советов для тех, кто самостоятельно делает сварочный инвертор:

  • в затворах силовых ключей необходимы специальные стабилитроны с двумя анодами (часто применяются изделия КС213);
  • подключение агрегата к электрической сети следует выполнять проводом диаметром не менее 1,5 миллиметра (лучше взять даже кабель сечением 2–2,5 миллиметра);
  • желательно выполнять парное скручивание кабелей, которые подключаются к затворам транзисторов;
  • параллельно диодам (силовым) всегда требуется монтировать цепочки RC, которые предохраняют указанные элементы от пробоя;
  • на входе инвертора ставится 25-амперный автоматический выключатель;
  • силовые цепи нужно пропаивать, чтобы гарантировать их надежный контакт (при некачественном соединении внутренние узлы инвертора могут в любой момент загореться из-за опасности расплавления силовых цепей).

Кроме того, обязательно необходимо выполнить изоляцию (от выхода и корпуса) всех высоковольтных цепей агрегата для электродуговой сварки.

Источник: http://tutmet.ru/samodelnyj-svarochnyj-invertornyj-apparat-svoimi-rukami.html

Сварочный аппарат инверторного типа

   Исповедь моей работы со сварочными аппаратами инверторного типа. Я телемастер имеющий 20 лет стажа, собрать любую схему не проблема, и вот появилось огромное желание поработать с инверторами. Схему начал с «бармалея». Собрал, заработало.

На испытаниях выдал 40 А на нагрузке 8 спиралей, но без резонанса и трансформатор намотан на 6 ферритах от телевизора результат — пшик. Обмотка ф2 в стеклоткани. Тут начало собственно, занялся изучением силовой электроники.

Делал разные схемы резонансные, мостовые, полумостовые с драйверами на трансформаторе, на IR2110, на NSPL3120. И везде изучение + ошибки и… результат один — могила для силовиков, после исправления поминок по погибшим транзисторам опять за работу… А вот результат: два готовых аппарата.

Один — сварка 160 А, другой — пускозаряд авто. Принципиальные схемы одинаковые, разница схем в трансформаторе, то есть количестве витков на вторичке. 

   Даю рекомендации для опытных мастеров, но без понятия в силовой электронике. И не желающих заниматься изучением и расчетами. Кстати, если вы собрали любую схему, все точно и правильно и сразу в сеть — гарантия убой, могила 100%. Поэтому без небольшой теории не обойтись.

Начнём все по порядку, за основу взята схема «бармалея» генератор на uc3845 один к одному без переделки + стандартная схема драйверов на ир2110 + ключи irg4pc50ud, лучше 2х2 парами, на ваших испытаниях пары выдержат большие токи. Измененная схема пары транзисторов верна. Диоды 15тб60 рекомендую заменить на 25тв60. Эту схему рекомендую потому что она самая надежная.

Пожгете ведро транзисторов, но сама схема будет целой. Диоды 150ebu02 тоже желательно ставить по 2 — это дороже, но расходов будет меньше на эксперименты. Ко всем рекомендациям, которые написаны у «бармалея», их надо обязательно изучить. Во время изучения кое-что у вас сразу прояснится. Добавляю свои, то есть те же самые, но более понятные.

Каждый мастер в конце строит свою технологию сваркостроения, а по сути принцип у всех одинаковый. Подробнее о доработке схем смотрите на форуме. Там же задавайте вопросы, если что не ясно.

   Если вы не можете сделать простой импульсный блок питания на 15 В 2 А, за сварочный аппарата инверторного типа вам не стоит браться. Лично я на это потратил 3 мес. и 2000 руб. Самое важное — это тщательное изготовление силового трансформатора.

Вначале мотал любым проводом, что под рукой, с изоляцией бумажным скотчем на ферритах строчных, Ш20х28, Ш16х20 — везде пшик, пробой, даже лакоткань не спасает. Теперь рассказываю, как сделать его гарантированно рабочим. Обязательно брать эмаль-провод новый, осторожно обращаться, наматывая не царапать, лучше брать ф1,5 или ф2. Наматывать на катушках.

Делал катушки из гетинакса 0,5 на деревянных оправках. Каждый слой обмотки обжимается деревянными колодками в тисках, затем пропитывается эпоксидкой. 

   Когда эпоксидка начнет твердеть, обмотать лакотканью один слой, потом прижимаю пластинами из гетинакса, зажимаю в тисках и оставляю твердеть до конца. Гетинакс тонкий, но эпоксидка дает нужную прочность. Тонкая катушка дает разместить больше обмотки. Катушки делать обязательно. Без катушки – пробой обмотки на железо, ни какая изоляция не спасает — проверено.

   Потом пластины гетинакса снимаю внутри катушки, оставляю только там, где выводы выходят — там толщина катушки не страшно. Расчет количества витков беру готовый, спецы этим занимаются, а уже потом, с опытом, сам чувствуешь сколько мотать. Но в основном расчет — сколько входит. 

   Так на Ш20х28 окно 44х12 катушка окно 42х12 провод ф2 18 витков в два слоя по 9 витков с щелями меж витков. Мотал 24 витка, но такой трансформатор получается не насыщен и выдает мало тока — около 80 А. Рекомендации по «бармалею» — увеличить зазор феррита. Мне кажется лучше уменьшить число витков катушки, наматываются не в упор. Но опять вследствие малого числа витков имеем увеличение частоты резонанса, что хуже сказывается на транзисторах. 

   В сварочном инверторе трансформатор намотан на ЕПКОСЕ, первичка 12 витков ф1,6 в две жилы, вторичка — 4 витка в 4 жилы тем же проводом. Дроссель на кольце таким-же проводом в 4 жилы, такой трансформатор выдает 190 А по паспорту.

Проверить не мог — амперметра нет. Трансформатор склеен похоже без зазора. Даже в окне остается место! Вроде как соответствует. Он намотан без пропитки с изоляцией лакотканью, но на хорошей катушке. На долго ли хватает — не знаю.

 

   Свой мотал почти также 2 жилы ф1,5 18 витков, катушка была не проклеена, изоляция — лакоткань. Гетинакса половина, только внутри катушки и без пропитки. Вторичка — 6 жил ф1,5 6 витков в два слоя. Зазор 0.1 мм. Такой трансформатор выдал 150 ампер. При испытаниях сгорел один элетрод ф3 на максимальном токе и… пробило. После этого делаю катушки только с пропиткой. Можно даже провод без эмали, но тогда с промежутками между витками. У нас эмаль провод в розницу не найти, беру жилу в пвх изоляции в магазине, обрезаю и вперед. Кто-то делал промежутки тонкими шнурками между витков — тоже выход. Но у меня и так получилось.     В общем мотаю лучший для меня вариант. Первичка 18 витков в 3 жилы ф1,5 сечением 5,29 в два слоя эмаль проводом без промежутков впритык на двух ш20х28 зазор 0.1 мм, потом оказалось, что этот трансформатор тоже не насыщен. Если он проклеен, не разобрать, то нужно увеличить зазор. Подбирается экспериментально по осциллограммам (загиб плавный, без ступеньки).    Вторичка 6витков 9жил в три слоя провод ф1,5 по 3 жилы в слое, сечение 15,84. Такой трансформатор выдает 100 ампер, не греется, но без пропитки, боюсь что пробьет. Разобрал. Да и мощности маловато. Второй вариант на шести ферритах от твс110пц15, если у кого остались от деревянных телевизоров. Покупать на базаре дорого.     Окно 30 на 20. Мотаю 3 жилы ф1,5 15 витков по 5 витков в 3 слоя, намотка в одну сторону, пропитка эпоксидка, затвердевание каждого слоя в лакоткани с зажимом в тисках в деревянных колодках. Потом витки соединяются последовательно снаружи трансформатора.    Вторичка 5 витков 9 жил в 3 провода в 3 слоя соединение параллельно, все мотаются в одну сторону, пропитывать не стал — работает и так. Зазор 0,15 мм, один слой лакоткани. Такой трансформатор выдал 150 А и еще был не насыщен. Можно было увеличить зазор, но делать так не стал, у меня была одна пара транзисторов. Эксперименты оканчиваются дорого. 

   Для пускозарядника делаю трансформатор такой: один ш20х28, катушка из гетинакса 0,5. Первичка ф2 18 витков в 2 слоя проводом без эмали с промежутками с заливкой эпоксидкой с затвердеванием в лакоткани каждого слоя.

Затем приклеивается гетинакс пластины 0,5 и наматывается вторичка такая: В автомобильном магазине взял трубу медную для газа ф6х1,5 пол метра, расплющил, получилось сечение 2,5х8=20 мм2, намотал три витка. Сделать это можно в тисках с плоскогубцами, с подкладыванием на углах гетинакса. Так сказать формирование катушки.

Воздушный зазор между витков можно не замазывать — работает нормально, но конечно лучше лаком, только у меня лака нет. Такой трансформатор выдает 15 вольт, ток больше 150 ампер, поэтому на выходе ставится по два диода 150ebu02.

   Дроссели: Один на трех строчниках, двадцать витков провода в стеклоткани сечением 7х2, намотка интересная. Мотается 5 витков на себя соединение снаружи катушки с такими же витками, но они мотаются в другую сторону, потом соединение внутри катушки с третьими витками, снаружи и т д. Получается катушка 20 витков с намоткой в одну сторону. Катушку обмазал лаком. 

   Другой такой точно, провод — эмаль ф0,35, жил около 100, скручены в жгут 16 витков на железе размером, как силовой трансформатор. Жгут обмотан бумажным скотчем, лакоткани тогда не было, переделывать не стал. Зазор на железе — оргстекло 2мм. Обмотка в трансформатор не вошла, сжал в тисках и склеил. Сюда подходит петля размагничивания от телевизоров. 

   Прилагаю мои разработки печатных плат для сварочного аппарата: генератор, процессор, ключи для транзисторов irg4bac50w и irg4pc50ud. Скачать их можно .

   На этой схеме питание процессора от крен12, красным – перемычки, цифры 1,2 две микрухи 555 — схема задержки питания, все по бармалею. Схема «бармалея» без изменений, только драйверы на IR2110. Боковинки катушки сделаны не правильно — отрезал, катушка не развалилась, эпоксидка склеила намертво зазор 0,15 1 слой лакоткани.

В углу фото катушка с изоляцией лакотканью — пробило после 5 электродов ф2,5. Видно тут около обмоток рядом первичка, соединение последовательно резистор токового трансформатора 4,6 ома, видимо из-за наводок от трансформатора. Плата генератора замазана лаком простым, мебельным.

Лак предохраняет от атмосферной влаги и пыли — вентиляторы все гонят внутрь.

   Ток зашкаливает 100 А на нагрузке 8 спиралей от 1000 ватт, спирали 2 шт не эквивалент сварки, но для испытаний сгодится. Входные дроссели на кольцах по 8 витков, блок питания готовый, от видеомагнитофона.

   Конденсаторов в сумме 2000 мкф. Дроссель 16 витков провод 0,35. Реле какое то из запасов. Сверху трансформатора первичка — 18 витков в 2 слоя в 3 жилы ф1.

5, вторичка 3 слоя по 3 жилы ф1,5 по 6 витков параллельно, намотка в одну сторону, зазор 0,1 трансформатор не насыщен, ток 80 А — буду переделывать когда нибудь. Ключи резисторы 2 вт х 7 шт 300 ом, всего 42 ома.

Ключи на медных пластинах с диодами под прокладками, генератор драйвер на IR2110 не убиваемый, выдержал сгорание 12-ти транзисторов. Дроссель — 20 витков сечения 2х7 на трех ферритах от строчников. Конденсаторы от русского телевизора, 12 по 100 мкф 350 вольт.

   Многооборотный резистор на 10 к — резонанс. Резистор 2к2 — регулятор тока. Холостой ход, плавный спуск со ступенькой — не насыщен трансформатор, надо или уменьшить витки, или увеличить зазор. Резонанс на 40 вольтах, при превышении напряжения синусоида искажается — причина в ненасыщеном трансформаторе. Если схема у вас собрана без ошибок, приступаем к настройке. Сеть должна быть включена через ЛАТР, осциллограф включаем на резонанс. Подключаем на дроссель, как на токовый трансформатор. Через дроссель пропущен провод – плюс силового трансформатора. Осциллограммы и более подробное описание шагов вы можете посмотреть на форуме.

   Напряжение поднимаем до 20 вольт — появляется рваная синусоида. Многооборотным резистором синусоиду делаем красивой — это сделать важно, без резонанса — сгорит.

Можно поднять напряжение до 40 вольт, если у вас включена нагрузка — на амперметре появляется ток. Подправляем синусоиду.

При дальнейшем увеличении напряжения синусоида исказится — это говорит о ненасыщенном силовом трансформаторе, что не страшно, аппарат будет работать. 

   Еще важный момент — регулятор тока на минимум, поднимаем напряжение примерно на 40, а рост тока должен остановиться, поднимаем напряжение на максимум. А ток все равно 40 А. Если этого нет, надо подобрать ограничивающий резистор 1,6-2,2 ома, как расчет по «бармалею», 100 витков токового трансформатора делим на 50 А — максимальный ток транзистора, и получаем 2 ома резистора. Но у каждого в своей схеме будет отличие. В моей последней, резистор был 4,6 ома. 

   Регулятором тока добавляем ток до 60 А — это уже сварка, на выходе замыкаем электроды, токовый импульс должен сузиться по горизонтали по осциллографу, если нет, то опять подбираем этот резистор. Этот момент тоже важен.

Если этого не сделать, при замыкании электрода ток будет максимальным — транзисторы сгорят сразу. Интересно, что если транзисторы стоят по два в паре, то вылетает только 2 из 4-х, остальные целы, можно продолжить эксперименты.

Но для работы лучше поставить всё равно четыре. 

Источник: http://elwo.ru/publ/skhemy_preobrazovatelej/svarochnyj_apparat_invertornogo_tipa/10-1-0-548

Сварочный инвертор бармалей

   Недавно собирал сварочный инвертор от Бармалея, на максимальный ток 160 ампер, одноплатный вариант. Названа эта схема в честь её автора — Barmaley. Вот электрическая схема и файл с печатной платой.

Схема инвертора для сварки

   Работа инвертора: питание от однофазной сети 220 Вольт выпрямляется, сглаживается конденсаторами и подаётся на транзисторные ключи, которые из постоянного напряжения делают высокочастотное переменное, подаваемое на ферритовый трансформатор. Благодаря высокой частоте мы имеем уменьшение габаритов силового транса и как следствие, применяем не железо, а феррит. Дальше понижающий трансформатор, за ним выпрямитель и дроссель.

   Осциллограмы управление полевыми транзисторами. Замерял на стабилитроне кс213б без силовых ключей, коэфициент заполнения 43 и частота 33.

   В своём варианте силовые ключи IRG4PC50U заменил на более современные IRGP4063DPBF. Стабилитрон кс213б заменил на два 15 вольтовых мощностью 1.3 ватта встречно включенных, так как в прошлом аппарате кс213б немного грелись. После замены проблема сразу исчезла. Остальное все остается как в схеме.

   Это осциллограмма коллектор-эмиттер нижнего ключа (по схеме). При подаче питания 310 вольт через лампу 150 ватт. Осциллограф стоит 5 вольт деление и 5 мкс дел. через делитель умноженное на 10. 

   Силовой трансформатор намотан на сердечнике B66371-G-X187, N87, E70/33/32 EPCOS Моточные данные: сначала пол первички, вторичка, и снова остатки первички. Провод что на первичке, что на вторичке — диаметром 0.6 мм. Первичка — 10 проводов 0.6 скрученных вместе 18 витков (всего). В первый ряд как раз влазит 9 витков.

Далее остатки первички в сторону, мотаем 6 витков проводом 0.6 сложенного в 50 штук так же скрученного. И далее снова остатки первички, то есть 9 витков. Не забываем межслойную изоляцию (использовал несколько слоев кассовой бумаги, 5 или 6, больше не усердствуем, иначе обмотка не влезет в окно).

Каждый слой пропитывал эпоксидкой.

   Затем все собираем, между половинками Е70 феррита нужен зазор 0.1 мм, по крайним кернам ложим прокладку из обычного кассового чека. Все стягиваем, склеиваем. 

   Я покрасил из баллончика черной матовой краской, затем лаком. Да, чуть не забыл, каждую обмотку, когда скрутили, обматываем малярным скочем — изолируем, так сказать. Не забываем помечать начало и концы обмоток, пригодится для дальнейшей фазировки и сборки. При неправильной фазировке трансформатора аппарат будет варить в пол-силы.

   При включении инвертера в сеть, начинается зарядка выходных конденсаторов. Первоначальный ток их зарядки очень велик, сравним с КЗ, и может привести к выгоранию диодного моста. Не говоря уже о том, что для кондёров это тоже чревато выходом из строя.

Чтобы избежать такого резкого скачка тока в момент включения, ставят ограничители заряда конденсаторов. В схеме Бармалея это 2 резистора по 30 Ом, мощностью по 5 ватт, итого 15 Ом х 10 Ватт.

Резистор ограничивает ток зарядки конденсаторов и после их зарядки можно уже подавать питание напрямую, минуя эти резисторы, что и делает реле. 

   В сварочном аппарате по схеме Бармалея применена реле WJ115-1A-12VDC-S. Питание катушки реле – 12 вольт DC, коммутируемая нагрузка 20 Ампер, 220 Вольт AC.

В самоделках очень распространено применение автомобильных реле на 12 Вольт, 30 Ампер.

Однако они не предназначены для коммутации тока до 20 Ампер сетевого напряжения, но, тем не менее, дёшевы, доступны и вполне справляются со своей задачей. 

   Токоограничивающий резистор лучше ставить обычный проволочный, он выдержит любые перегрузки и более дёшев, чем импортные. Например С5-37 В 10 (20 Ом, 10 Ватт, проволочный).

 Вместо резисторов можно поставить токоограничивающие конденсаторы, последовательно в цепь переменного напряжения. Например К73-17, 400 Вольт, суммарной ёмкостью 5-10 мкФ. Конденсаторы 3 мкФ, заряжают ёмкость 2000 мкФ, примерно за 5 секунд.

Расчёт тока зарядки конденсаторов такой: 1 мкФ ограничивает ток на уровне 70 миллиампер. Получается 3 мкФ на уровне 70х3=210 миллиампер.

   Наконец собрал все в едино запустил. Ток по ограничению выставил 165 ампер, теперь оформим сварочный инвертор в хороший корпус. Себестоимость самодельного инвертора примерно 2500 рублей — детали заказывал в интернете.

   Провод в перемоточном цехе брал. Еще можно провод снять с телевизоров с размагничивающего контура с кинескопа (это практически готовая вторичка). Дроссель изготовил из E65, медной полосой шириной 5 мм и толщиной 2 мм — 18 витков.

Индуктивность подобрал 84 мкГн путем увеличивания зазора между половинками, он составил 4 мм. Можно и не полосой мотать, а так-же 0.6 мм проволокой, но ее труднее будет уложить. Первичку на трансформаторе можно мотать проводом 1.2 мм, набором из 5 штук 18 витков, но можно и 0.

4 мм так же посчитать количество проводов под нужное вам сечение, то есть к примеру 15 штук 0.4 мм 18 витков.

   После монтажа и настройки схемы на плате, собрал все воедино. Испытания Бармалей прошел успешно: тройку и четверку электрода тянет спокойно. Ток по ограничению поставил 165 Ампер. Собрал и испытал устройство: Арси.

   Форум по самодельным инверторам

Источник: http://radioskot.ru/publ/bp/svarochnyj_invertor_barmalej/7-1-0-632

Ссылка на основную публикацию