На чтение 10 мин. Просмотров 9k. Опубликовано
Для того чтобы собрать сварочный инвертор своими руками, не обязательно обладать глубокими познаниями в физике, разбираться профессионально в технике, электричестве и т.д.
Необходимо только выполнять все по схеме и знать, хотя бы на минимальном уровне механизм действия данного оборудования. Желающим создать инвертор в более экономном и простом варианте, следует знать, что технические особенности и КПД по сути одинаковые от аналогов конструкции.
Характеристики самодельного инвертора
Один из важных вопросов для специалистов по сварке – как сделать своими руками. Процесс можно выполнить при помощи схемотехники сварочных инверторов.
Прежде чем собирать эффективный сварочный инвертор необходимо выделить следующие технические характеристики оборудования:
- на одном из транзисторов сила тока, который проходит через вход, должна составлять 32 ампера;
- 250 ампер – показатель силы тока, который создается при выходе из аппарата;
- напряжение должно быть до 220 вольт.
Для того чтобы создать самый простой сварочный инвертор необходимо соединить следующие элементы в один механизм:
- силовой блок;
- питательный блок на тиристорах;
- драйвера для силовых ключей.
Материалы для его сборки
Чертеж инверторного сварочного аппарата.Прежде чем начать собирать , мастер должен подготовить необходимые инструменты и материалы, которые могут понадобиться ему в работе.
В первую очередь:
- различного типа отвертки;
- паяльное устройство, чтобы соединять детали в электронной схеме;
- нож;
- инструмент для вырезки на металлической поверхности;
- резьба, как крепежная деталь;
- поверхность с небольшой толщиной из металла;
- детали, благодаря которым формируется электросхема инверторного сварочного аппарата;
- провод из меди и полосы, чтобы обмотать трансформатор потребуется;
- стеклоткань;
- слюда;
- текстолиты;
- обычная термобумага, использующаяся в кассовых аппаратах.
Но если есть надобность, то используют схемы сварочных аппаратов, работающие на трехфазовой электросети с напряжением в 380 вольт. У таких оборудований есть достоинства, среди которых выделяют высокий показатель КПД, в отличие от однофазовых конструкций.
Блок питания агрегата
В блоке питания сварочного инвертора самой важной деталью является , мотающийся при феррите в Ш7*7 либо 8*8.
Блок питания инвертора.При помощи данного механизма обеспечивается подача регулярного напряжения и создается за счет 4-х обмоток:
- Первичная.
Сто кругов проводом ПЭВ в диаметре 0,3 миллиметра. - Первая вторичная.
15 кругов проводом ПЭВ в диаметре 1 миллиметр. - Вторая вторичная.
15 кругов ПЭВ в диаметре 0,2 миллиметра. - Третья вторичная.
20 кругов в диаметре 0,3 миллиметра.
После того как будет выполнена первичная обмотка и проведена изоляция её сторон за счет стеклоткани, её также обматывают в экранирующий провод. Каждый виток должен целиком покрывать защитный слой.
Обмотка экранирующим проводом должна быть в таком же направлении, как и первичная обмотка. Стоит обратить внимание на одинаковость диаметров двух видов обмоток.
Этим же правилом пользуются и для других видов: при наматывании на каркас трансформатора, изоляции друг от друга проводов за счет стеклоткани либо при использовании простого малярного скотча.
Для стабилизации напряжения в области 20-25 вольт, что поступает в блок питания через реле, подбирается резистор для электронных схем. Главной особенностью рассматриваемого механизма выступает изменение переменного тока в регулярный.
Добиться этого можно, используя диод, формирующийся при выполнении схемы «косой мост». Бывает так, что при эксплуатации аппарата диод перегревается, из-за чего приходится проводить монтаж на радиаторах и нередко ремонт блока питания. Альтернативным вариантом радиаторам является охлаждающая деталь от старой техники.
Монтаж диодного моста подразумевает под собой применение 2-х радиаторов: верх через прокладку из слюды присоединяют к одной батареи, а низ через поверхность термопасты ко второй батареи.
Мост из диодов должен выводиться в том направлении, куда направлен вывод транзистора. За счет этого постоянный ток превращается в переменный с высокими частотами.
Соединительный провод этих выводов максимум может достигать длины в 15 сантиметров. Металлический лист необходимо расположить между блоком питания и инверторной частью аппарата и приварить к «телу» оборудования.
Силовой блок
Изготовление сварочного инвертора.Силовой блок – это основа трансформатора в сварочном инверторе. С его помощью уменьшается показатель напряжения тока с высокими частотами, а сила наоборот повышается. Для создания в трансформаторе силового блока требуется использование сердечников. Чтобы создать небольшой зазор рекомендуется воспользоваться обычной газетной бумагой.
С каждым наложенным слоем, чтобы обеспечить термоизоляцию необходимо наматывать ленту от кассового аппарата для достижения хорошей износоустойчивости. Вторичную обмотку создают на основе 3-х полосовых слоев из меди, изолирующиеся друг от друга за счет ленты фторопласта.
Большинство мастеров обматывают понижающий трансформатор толстым проводом из меди, однако, это ошибочное действие. С таким трансформатором простой сварочный инвертор будет работать с высокочастотным током, вытесняющим наружу проводник без нагревания деталей внутри.
Оптимальнее всего формировать обмотки, используя проводник с широкой поверхностью, иными словами применить широкую медную полосу.
Вместо термоизоляционного поверхностного слоя специалисты иногда заменяют на простую бумагу. Она не так устойчива, как термоизоляционная либо лента в кассовом аппарате. Повышенная температура влияет только на потемнение ленты, однако её износоустойчивость остается на первоначальном уровне.
Инверторный блок
Основная функция простого заключается в преобразовании постоянного тока, который формируется при помощи выпрямителя аппарата в переменный высокочастотный ток.
Чтобы решить данную ситуацию, специалисты используют силовой транзистор, и высокие частоты с открывающимся и закрывающимся каналом. Рассматриваемый механизм в оборудовании отвечает за изменение постоянного тока в переменный с высокими частотами.
[box type=”info”]Рекомендуется использовать не один мощный транзистор, а пару со средней мощностью. Благодаря конструктивному подходу к проблеме стабилизируется частота тока и уменьшится шум во время сварки.[/box]Инверторный сварочный аппарат сделать своими руками можно по электросхеме, где указывается и как последовательно соединять конденсаторы.
Их используют в следующих случаях:
- Минимализация выброса в трансформаторе.
- Минимализация потерь в трансформаторном блоке, появляющиеся в момент отключения аппарата от сети.
Это происходит за счет того, что транзистор открывается с большей скоростью, чем закрывается – ток теряет свою мощность, что влечет за собой перегрев ключей в блоке транзистора.
Система охлаждения агрегата
Электрическая схема инвертора для сварки.Стоит отметить, что большинство силовых элементов в сварочном оборудовании имеют свойство сильно нагреваться во время эксплуатации, из-за чего оно может сломаться.
Дабы избежать таких ситуаций, то эффективнее всего во все блоки аппарата, помимо радиатора, установить вентилятор, охлаждающий механизм во время работы – своеобразную систему охлаждения.
Её можно самостоятельно сделать при наличии мощного вентилятора. Зачастую используют один с направлением воздушного потока в сторону понижающегося силового трансформатора.
С вентилятором, у которого небольшая мощность от компьютера, например, может понадобиться до 6 штук, из которых три устройства устанавливается возле силового трансформатора с направлением воздушного потока в обратную сторону.
Чтобы избежать перегрева, самодельный сварочный инвертор должен работать вместе с термодатчиком. Он устанавливается на греющий радиатор. Если радиатор достигает максимальное значение температуры, он автоматически отключает подачу тока.
Для более эффективного функционала системы охлаждения агрегата, корпус должен быть оснащен заборщиком воздуха с правильным его выполнением. Через его решетки проходит воздушный поток во внутренние системы аппарата.
Сборка инвертора своими руками
Важным вопросом остается, как сделать ? В первую очередь нужно выбрать корпус с надежной защитой либо сформировать его самому при помощи листового металла, где толщина должна достигать не меньше, чем 4 миллиметра.
За основу, где монтируется для инверторной сварки, используют листовой гетинакс с толщиной не меньше, чем 5 миллиметров. Сама конструкция будет располагаться на основании благодаря скобам, изготовленным самостоятельно из медных проволок в диаметре с 3 миллиметрами.
Чтобы создать электронные платы в электрических схемах сварочного аппарата, используют фольгированный текстолит, у которого толщина достигает 1 миллиметр. Монтируя магнитопроводы, которые в период эксплуатации имеют свойство греться, необходимо помнить о зазорах между ними. Они нужны, чтобы воздух мог свободно циркулировать.
С целью автоматического управления сварочным инвертором, сварщик должен купить и подсоединить к нему специальный контроллер, отвечающий за стабильность силы тока. От него также зависит, будет ли величина напряжения подачи мощной.
Для более удобной эксплуатации самодельного агрегата, во внешнюю часть монтируется орган управления. Он может выступать в виде тумблера для активации аппарата, ручкой в переменном резисторе, благодаря ей контролируется подача тока либо зажим для кабеля и сигнальный светодиод.
Собрать сварочный инвертор своими руками достаточно просто, если придерживаться всех правил, соблюдать инструкцию и строго идти по назначенной схеме.
Схема изготовления инвертора своими руками.Диагностика самодельного инвертора и его подготовка к работе
Собрать самодельный не весь процесс. Подготовительный этап также считается важной частью всей работы, где необходимо проверить, правильно ли работают все его системы, и как нужно настроить нужные параметры.
В первую очередь проводится диагностика оборудования, а именно подача напряжения 15 вольт на контроллер и охлаждающую систему сварочного аппарата, чтобы проверить их выдержку. Благодаря этому проверяется функционал механизмов и избежание перегревания во время эксплуатации агрегата.
[box type=”warning”]При полной зарядке конденсаторов в агрегате, подключается к электросети реле, отвечающее за замыкание резисторов. С прямой подачей, без реле, есть риск взрыва аппарата.[/box]При функциональности реле, напряжение в аппарат подается до 10 секунд. Достаточно важно узнать, сколько инвертор может во время сварки функционировать. Для этого он тестируется на протяжении 10 секунд. Если радиатор остается с прежней температурой, то время можно установить до 20 секунд, и т.д. до целой минуты.
Обслуживание самодельного сварочного инвертора
Чертеж сварочного инвертора для сборки своими руками.Для того, чтобы простой сварочный инвертор сделанный своими руками смог долго работать, за ним необходим грамотный уход. При поломке сварочного оборудования требуется снять корпус и аккуратно прочистить механизм при помощи пылесоса. В частях, куда он не достается можно воспользоваться кисточкой и сухой тряпкой.
В первую очередь, нужно провести диагностику всего сварочного оборудования – проверяется напряжение, его вход и течение. При отсутствии напряжения необходимо проследить за функциональностью блока питания.
Также проблема может заключаться в сгоревших предохранителях конструкции. Слабым место считается и датчик, измеряющий температуру, который не ремонтируется, а заменяется.
После проведения диагностики необходимо обратить внимание на качество соединения электронных систем оборудования. Затем выявить некачественное скрепление на глаз либо используя специальный тестер.
При выявлении данных неполадок, они устраняются тотчас за счет доступных деталей, чтобы не спровоцировать перегрев и поломку всего сварочного оборудования.
Итог
Ошибочно считать, что созданный самостоятельно аппарат не позволит вам эффективно выполнять необходимую работу. Самодельным устройством с легкой схемой сборки можно сваривать элементы при помощи электрода в диаметре до 5 миллиметров и длиной дуги до 10 миллиметров.
После того, как самодельное оборудование будет включено в цепь, необходимо выставить автоматический режим с конкретным значением силы тока. Напряжение в проводе может быть около 100 вольт, что свидетельствует о каких-либо неполадках.
Чтобы устранить проблему надо найти схему сварочного инвертора, разобрать его и проверить насколько правильно он был собран.
Благодаря такому самодельному аппарату сварщик не только может сваривать однородный, темный металл, но также цветной и различные сплавы. Собирая такое устройство, необходимо помимо основ электроники, также иметь свободный период времени, чтобы осуществить задуманное.
Сварочный процесс при помощи инвертора – это нужная вещь в доме каждого мужчины для любых бытовых и промышленных целей.
cxema.org — Самый простой сварочный инвертор
Сварочный инвертор был разработан на популярном форуме человеком под ником тимвал, ветка до сих пор очень активна. Именно эта схема популярна по причине простоты. Мой вариант сварочного инвертора рассчитан на ток всего в 100 ампер, это мало, но для моих задач больше не нужно.
Схема представляет из себя однотактный прямоходовый инвертор всего на одном IGBT транзисторе IRG4PC50KD.
Инвертор состоит из нескольких частей:
- Входной выпрямитель с накопительными конденсаторами и системой плавного пуска;
- Системы управления с драйвером на основе комплементарной пары составных транзисторов средней мощности;
- Силовая часть состоящая из IGBT транзистора и трансформатора;
- Выходная часть, состоящая из дросселя с выпрямителем.
Сетевое напряжение выпрямляется входным диодным мостом KBPC3510
и сглаживается ёмкими электролитами.
Важно заметить, что питание в начальный момент времени поступает не напрямую, а через балластный резистор R12, это нужно для плавной зарядки конденсаторов, иначе бросок тока может вывести из строя входной диодный мост и выбить автоматы.
Одновременно питание от конденсаторов через другой балластный резистор R11 поступает на линию питания микросхемы ШИМ.
Сердцем схемы является ШИМ контроллер UC3844,
который работает на частоте около 30кГц, сигнал с микросхемы сначала поступает на драйвер, выполненный на транзисторах VT2 и VT3, а затем на силовой транзистор VT4.
Напряжение на конденсаторах растет, растет и питание микросхемы и как только оно дойдет до порогового значения, для UC3844 оно составляет около 16 вольт, микросхема начнет вырабатывать управляющие импульсы, что приведет к запуску всего инвертора.
Во вторичных обмотках трансформатора появиться напряжение, это приведет к тому, что сработает силовое реле К1 и своими контактами замкнёт балластный резистор R12, и сетевое напряжение будет поступать напрямую на схему. Планый запуск длиться всего пару секунд. После плавного запуска инвертор будет работать в штатном режиме. Выходное напряжение инвертора около 60 вольт, этого достаточно для нормального розжига дуги.
Если во время сварки вращать регулятор ограничения тока (резистор R3), моментально сработает система обратной связи (цепь, состоящая из токового трансформатора ТТ, диодов VD2-VD4, резисторов R5 и R7, конденсатора С4).
Токовый трансформатор намотан на тороидальном ферритовом сердечнике небольших размеров, он имеет две обмотки, первичная — всего один виток и вторичная.
Силовой трансформатор выполнен на сердечнке EPCOS E55/28/25 феррит №87.
Сердечник был без каркаса, поэтому его пришлось сделать самому из мтеклотекстолита.
Трансформатор имеет 4 обмотки:
- сетевая;
- вторичная силовая;
- фиксирующая;
- обмотка самозапитки для системы управления.
В моём варианте обмотка самозапитки не используется, взамен применен небольшой импульсный источник питания на 24 вольта с током 1-1,5 Ампера.
Начала всех обмоток на схеме указаны точками, я советую промаркировать начало намотки, например одевая на обмотку красную термоусадку, чтобы потом не гадать где начала, а где концы намоток.
В самом начале мотается сетевая обмотка, но не полностью, а по частям. В моем случае для намотки этой обмотки был использован провод диаметром 1,20мм 25 витков. Провод нужно уложить равномерно, виток к витку.
Затем обмотка изолируется, но перед этим заливается эпоксидной смолой. Смола будет заполнять все пустоты. Т.к. из-за сильных магнитных полей в трансформаторе будут образоваться вибрации и изоляция провода со временем может пострадать, а со смолой обмотка будет полностью неподвижной.
Ставим изоляцию каптоновым термостойким скотчем и мотаем остальную часть первичной обмотки. Количество витков, провод и направление намотки тоже самое.
Опять все заливаем смолой, а поверх ставим изоляцию. Позже, уже на плате концы этих обмоток соединяются параллельно.
После мотаем фиксирующую обмотку, диаметр провода 0,5мм. Количество витков 25-26, то есть тоже самое, что и в случае первичной обмотки. Эта обмотка намотана так, чтобы провод попадал между витками первичной обмотки. Фиксирующая обмотка равномерно растянута по всему каркасу. Аналогичным образом поступаем и с этой обмоткой, смола, изоляция. К стати ранее я ставил изоляцию в 2-3 слоя, а после намотки фиксирующей обмотки изоляция нужна более серьезная, слоя 4-5.
Ну и наконец силовая обмотка, самая трудоемкая. Ее можно намотать медной шиной либо что еще лучше — лентой. Наиболее эффективно работает литцендрат — провод, который состоит из большого количества параллельных тонких изолированных друг от друга проводов, такая намотка делается для минимизации влияния скин эффекта. Но при частотах в 30кГц, этот эффект не столь ощутимый, поэтому при большом желании можно взять пару тройку медных проводов большого диаметра, но такой провод очень трудно уложить, поэтому мой выбор остановился на литцендрате.
Обмотка состоит из 100 параллельных жил провода 0,5мм. Скручиваем все это дело дрелью и покрываем дополнительной изоляцией, опят же каптоновый скотч.
Количество витков всего 9, по расчетам этого хватит для того, чтобы напряжение холостого хода инвертора было в районе 60 вольт. После намотки её так же следует залить смолой.
Схема однотактная и между половинками сердечника нужен немагнитный зазор. В моем случае для получения необходимого зазора под всеми кернами были установлены прокладки, обычный чек от банкомата.
Далее трансформатор собирается, половинки сердечника надежно стягиваются, можно даже приклеить.
Трансформатор тока. Ферритовое колечко,проницаемость может быть от 1500 до 3000. Размеры моего кольца R18х8х6. Важно, чтобы оно было ферритовым, схожие кольца можно найти в некоторых импульсных блоках питания, они стоят по входу в качестве дросселя и на них как правило две обмотки. Желто-белые, зелено-синие кольца не подойдут, материал там иной.
Сначала сердечник изолируют, в моем случае каптноновым скотчем, затем мотают вторичную обмотку. Провод в лаковой изоляции, диаметр может быть от 0,25 до 0,5мм. Количество витков в моем случае 76.
Далее обмотку нужно изолировать, можно просто залить эпоксидной смолой. Первичная обмотка — один виток из двух параллельных жил провода 1,20мм идущий к силовому трансформатору.
Выходной выпрямитель классический для этой топологии. Два диода прямой и замыкающий, притом замыкающий нужен более мощный, но можно не заморачиватся и сразу воткнуть два диода типа 150EBU04 на 150 ампер с обратным напряжением 400 вольт. Диоды из этой линейки как правило применяют именно в сварочных инверторах. Диоды обязательно нужны ультра быстрые. Можно применить диодные сборки STTh30003.
В каждом корпусе два независимых друг от друга ультра быстрых диода, каждый на 100 Ампер с обратным напряжением 300 вольт. Они даже лучше, чем 150EBU04 т.к. площадь подложки у них гораздо больше и толще. Соединение винтовое, что очень удобно.
Дроссель. Тут все не так однозначно и по факту дроссель довольно критичен Чем больше его индуктивность, тем хорошо будет зажигаться дуга даже при малых токах. По схеме дроссель на 40мкГн, его хватит, но уверенный розжиг дуги я получил при токах от 30 ампер и в принципе этого хватит.
Честно сказать для дросселя пробовал разные материалы — алсифер, неизвестные кольца которые по всей видимости применяются в качестве фильтра в частотных преобразователях и наконец сердечник набранный из трансформаторных пластин.
Наилучшим решением является применение сердечников из порошкового железа, они специально созданы для работы в качестве дросселя, но кольцо нужно приличных размеров, и их найти не так уж и просто и стоят они приличных денег. В итоге по совету коллеги Тимура, который ранее собирал данный сварочник, мой выбор остановился на пакете из железных трансформаторных пластин.
Фишка в том, что сердечник фактически невозможно загнать в насыщение, то есть можно увеличить индуктивность и получить уверенный розжиг дуги при сварочных токах хоть 5 ампер, я понимаю, что на таких токах никто не варит, но все же.
Пакет собирал из того что было, в итоге сердечник получился с размерами 86х30х17мм. Пластины обмотал каптоноым скотчем, затем бумажный и намотал обмотку. Обмотка к сожалению алюминиевая, да медь лучше, но алюминиевый был в наличии. Обмотка намотана в три ряда, каждый ряд по 10-12 витков. После намотки каждого ряда обмотку покрывал лаком в несколько слоев и ставил изоляцию из ткани. Итоговая индуктивность дросселя около 80мкГн. Недостаток такого дросселя — большие размеры и вес, но в моем случае все получилось достаточно компактно, и даже умудрился зафиксировать его на плате. Выводы дросселя были обжаты медными луженными клеммами, ключевое слово луженными иначе такое соединение долго не проработает, будет перегреваться и окисляться.
Входная часть. Диодный мост взят готовый, сборка KBPC3510, мост на 35 ампер, обратное напряжение 1000 вольт, устанавливается на радиатор.
Силовое реле в схеме плавного пуска с катушкой 24 вольта, рассчитан на ток в 15-30 реальных ампер, если сварочник планируете на токи более 120 ампер, то реле желательно использовать именно 30-и амперное.
Входные электролитические конденсаторы на 450 вольт, в моем случае 2штуки по 470мкФ, желательно установить три, хуже не будет. Подбирайте конденсаторы от хорошего производителя с минимально возможным внутренним сопротивлением.
Ограничительный резистор по входу желательно взять на 10 ватт, сопротивление от 10 до 30 Ом.
Диоды VD7, VD8 и VD9 в схеме преобразователя нужны ультра быстрые, именно на тот ток и напряжение, которые по схеме.
Сборку конденсаторов я заменил одним, емкостью 0,33мкФ, конденсатор специального назначения созданный для работы в импульсных схемах, такие применяют в индукционных нагревателях. Обычные пленочные конденсаторы ставить сюда крайне не желательно.
Микросхема ШИМ у меня установлена на панельку для беспаячного монтажа, после полной наладки микросхему обязательно нужно запаять на плату.
Силовые дорожки на плате просто залудить и усилить припоем не достаточно, нужно их армировать медным проводом.
НАЛАДКА
Обязательно разряжайте входные конденсаторы перед началом наладочных работ!
Подаем сначала напряжение 24 вольт для управления, сетевое питания в тот момент отключено. Проверяем сигнал на затворе IGBT транзистора, к стати во время наладки можно использовать полевые транзисторы, я к примеру ставил IRF840, он слабый, но наладить схему можно. Транзистор обязательно должен быть установлен на радиаторе.
Проверяем наличие управляющих импульсов на затворе полевого ключа относительно массы питания, импульсы должны быть примерно с заполнением 45-47%, частототой около 30кГц, если они есть, то все нормально идем далее.
Первый запуск схемы делаем через страховочную лампу накаливания на 100 ватт. Схему управления желательно питать от отдельного внешнего источника питания на 24 вольта, отлично подходит лабораторный блок питания, притом родную систему питания можно исключить, повторюсь это только во время наладочных работ.
Нагрузочный резистор в схеме обратной связи по току заменяем на 10-и омный 1-2 ватт, это нужно, чтобы была возможность наладить схему при малых выходных токах.
Подключаем силу, то есть втыкаем вилку в розетку, лампа на момент вспыхнет, т.к. конденсаторы в начальный момент заряжаются достаточно большим током. Проверяем напряжение на выходе инвертора, оно должно быть около 60 вольт, напомню, что это напряжение холостого хода без выходной нагрузки. Регулятор тока ставим в минимальное положение.
Нагружаем инвертор, например нихромовой спиралью или лампочкой, нагрузку сначала даем небольшую, затем постепенно увеличиваем до тех пор, пока не сработает ограничение тока, то есть длительность управляющих импульсов резко не уменьшиться. Притом схема должна реагировать на вращение переменного резистора, длительность импульсов должна плавно меняться в зависимости от положения ползунка переменного резистора. Если этого не происходит, меняем местами концы вторичной обмотки трансформатора тока. Далее меняем страховочную лампу на более мощную (около 300 ватт).
Можно воткнуть более мощный полевой транзистор либо IGBT, но помните, что у нас по прежнему схема не до конца налажена. Сопротивление нагрузочного резистора можно уменьшить раза в два и повторяем то же самое, только на более больших токах. Можно попробовать инвертор на короткое замыкание при малых значениях тока, на этом этапе мы уже понимаем, что собрали сварку и можно разжечь небольшую дугу.
Если регулировка тока происходит в штатном режиме, то все сделано правильно. Помним о том, что инвертор без охлаждения и долго не балуемся.
Сейчас нам нужно привести инвертор в нормальное состояние. Только на этом этапе, после полной наладки схемы устанавливаем силовой IGBT транзистор. Радиаторы охлаждения целесообразно взять от процессоров ПК, они довольно добротные. Выходной выпрямитель у меня без изолирующей прокладки, термопаста имеется. А вот радиатор с силовым транзистором и одним из быстродействующих диодов, находятся на втором радиаторе и они обязательно должны быть изолированы теплопроводящей изоляционной прокладкой.
Силовой трансформатор, дроссель и радиаторы нужно надежно зафиксировать. Трансформатор и дроссель достаточно затянуть пластиковыми хомутами, можно дополнительно приклеить их к плате.
Радиаторы же желательно прикрутить к плате и обеспечить изоляцию друг от друга, чтобы они ни в коем случае не соприкасались во время вибраций или падений.
Очень важным моментом является охлаждение, не экономьте на вентиляторах, ставьте мощные высокооборотистые большого диаметра.
Правильно собранная схема во время работы не должна издавать свистов и шумов, если есть подобного рода проблемы, скорее всего проблема в трансформаторе, неправильный зазор, неверное количество витков или неправильная фазировка.
Проверим напряжение холостого хода, видим,что оно около 60 вольт, притом если нагрузка отсутствует вращая регулятор выходное напряжение не меняется. Ток потребления системы управления на холостом ходу от источника 24 вольта всего 80мА, с учетом тока потребления катушки реле.
Нагружаем инвертор для проверки системы ограничения тока. Нагрузкой служит мощный реостат, сопротивление выставлено меньше пол ома. Ток должен регулироваться достаточно плавно. Выставляем минимальный ток и попробуем зажечь дугу. Берём двух миллиметровый электрод и попробуем поварить на токах около 50-70 Ампер.
Видео по сборке и наладке сварочного инвертора:
С уважением — АКА КАСЬЯН
Сварочный инвертор, изготовленный своими руками, по функциональности и производительности ничуть не уступает своему заводскому аналогу. При этом, обойдется совсем недорого. Мы расскажем, как собрать самодельный аппарат пошагово.
Сварочное оборудование инверторного типа используется в мастерской и мобильными бригадами. Отличается малым весом и габаритами, высоким качеством сварного шва. Домашнему мастеру тоже не помешает свой аппарат, покупать который часто не по карману. В таком случае можно собрать сварочный инвертор своими руками. Даже самая простая схема позволит работать электродами диаметром 3–4 мм и использовать аппарат для личных нужд. Согласно описанию ему достаточно питания от бытовой сети 220 В.
Рисунок 5 — Схема инверторного сварочного аппарата
Как работает сварочный инвертор
Внутри инвертора происходит выпрямление входного напряжения. Затем преобразованное напряжение с помощью транзисторных ключей трансформируется в переменный ток высокой частоты. Далее происходит выпрямление переменного тока в постоянный.
Рисунок 2 — Схематическое устройство инвертора
Установка ключевых транзисторов высокой мощности и диодного моста сокращает габариты трансформатора. На выходе получается высокочастотный ток 30–90 кГц. Диодный выпрямитель дает на выходе постоянное напряжение. Оно преобразуется в постоянный ток фильтром из нескольких конденсаторов большой емкости, что необходимо для сглаживания пульсации.
Диодный мост и фильтр представляют блок питания инвертора. На входе стоят ключевые транзисторы, обеспечивающие питание импульсного трансформатора. За ним подключается высокочастотный выпрямитель, выдающий постоянный ток высокой частоты.
Схема считается простой и доступной для самостоятельной реализации.
Перечень необходимых материалов и инструментов
Инверторная сварка своими руками будет потреблять 32 А, а после преобразования выдавать ток 250 А, который обеспечит прочный и качественный шов. Для реализации задачи потребуются следующие комплектующие:
- трансформатор с ферритным сердечником для силовой части;
- медная жесть для обмоток;
- провод ПЭВ;
- стальные листы для корпуса или готовый короб;
- изолирующий материал;
- текстолит;
- вентиляторы и радиаторы;
- конденсаторы, резисторы, транзисторы и диоды;
- ШИП-контроллер;
- кнопки и переключатели передней панели;
- провода для соединения узлов;
- силовые кабели большого сечения.
Зажим для массы и держатель рекомендуется приобрести в магазине специнструмента. Некоторые умельцы делают держатель из стальной проволоки сечением 6 мм. Перед началом сборки своего сварочного инвертора рекомендуется посмотреть обучающее видео, изучить пошаговую инструкцию и распечатать схему. Из инструментов нужно приготовить паяльник, пассатижи, нож, набор отверток и крепеж.
Простые схемы инверторной сварки
Первый шаг на пути к изготовлению сварочного инвертора – выбор проверенной рабочей схемы. Существует несколько вариантов, требующих детального изучения.
Самый простой сварочный аппарат:
Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора:
Рисунок 4 — Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора
Схема инверторного сварочного аппарата:
Рисунок 5 — Схема инверторного сварочного аппарата
Процесс поэтапной сборки
Комплектующие самодельного сварочного инвертора монтируются на основание из плиты гетинакса толщиной 5 мм. В центре делается круглое отверстие под вентилятор. Потом его ограждают решеткой. На переднюю панель корпуса выводят светодиоды, тумблеры и ручки резисторов. Располагать провода следует с воздушным зазором. В дальнейшем корпус нужно будет закрыть кожухом из листов текстолита либо винипласта толщиной не меньше 4 мм. В месте крепления электрода устанавливается кнопка. Ее и кабель подключения тщательно изолируют.
Перемотанный трансформатор размещается на панели. Для крепления понадобятся скобы из медной проволоки диаметром не менее 3 мм. Под платы используют фольгированный текстолит толщиной 1 мм. В каждой делают меленькие прорези для снижения нагрузки на диодных выводах. Крепят платы навстречу выводам транзисторов. Последовательность и правильность сборки сверяется со схемой самодельного инвертора.
На плату припаиваются конденсаторы, количеством около 14 штук. Они выведут выбросы трансформатора в цепь питания. Нейтрализовать резонансные выбросы тока трансформатором помогут встроенные снабберы, содержащие конденсаторы С15 и С16. Снабберы выбирают хорошего качества и проверенных производителей, потому что у них в инверторе очень важная роль. Они должны снизить резонансные выбросы и потери IGBT в момент отключения. Устройства забирают на себя всю мощность, что снижает выделение тепла в несколько раз. Лучшими признаны модели СВВ-81 и К78-2.
Для охлаждения и защиты от перегрева хорошо подходят радиаторы от компьютеров системных блоков типа Pentium 4 и Athlon 64.
Корпус сварочного инвертора
Корпус понадобится для компактного размещения всех компонентов. По ширине в нем должен свободно разместиться трансформатор. Еще 70% пространства отводится под все остальное. Для установки плат должны быть перемычки.
Верхний защитный кожух можно согнуть из листа 0,5–1 мм, сварить или сделать составным из нескольких пластин. В листах, закрывающих боковые стенки, выполнить вентиляционные отверстия. На корпусе должна быть ручка для транспортировки.
Конструкция должна легко разбираться. На фронтальной панели делают пазы под установку кнопки включения, переключателей тока, ШИМ-контроллера, световых индикаторов и разъемов.
В качестве декоративного покрытия подойдет обычная или молотковая краска красного, синего и оранжевого цветов.
Где взять блок питания и как его подключить
Блок питания сварочного инвертора вполне можно сделать из бесперебойника. Потребуются только трансформатор и корпус ИБП с удаленной остальной начинкой. Входом будет обмотка с большим сопротивлением и «родное» гнездо на торце корпуса. После подачи напряжения 220 В нужно найти пару с разностью потенциалов 15 В. Эти провода станут выходом из БП. Здесь потребуется еще поставить диодный мост, к которому будут подключаться потребители. На выходе получится напряжение около 15 В, которое просядет под нагрузкой. Тогда вольтаж придется подбирать опытным путем.
Импульсный блок питания позволяет снизить габариты и вес трансформатора, сэкономить материалы. Мощные транзисторы постоянного напряжения, установленные в инверторной схеме, обеспечивают переключение с 50 до 80 кГц. С помощью группы мощных диодов (диодного моста) получается на выходе постоянное пульсирующее напряжение. Конденсаторный фильтр выдает после преобразований постоянное напряжение свыше 220 В. Модуль из фильтров и выпрямительного моста образует блок питания. БП питает инверторную схему. Транзисторы подключаются к понижающему трансформатору импульсного типа с рабочей частотой 50–90 кГц. Мощность трансформатора такая же, как у силового сварочного аппарата. На выходе из трансформатора ток высокой частоты запитывает выпрямитель, выдающий высокочастотный постоянный ток.
Сделать трансформатор можно на сердечниках типа Е42 из старого лампового монитора. Потребуется 5 таких приборов. Один пойдет для дросселя. Для остальных элементов нужны сердечники 2000 НМ. Напряжение холостого хода получится 36 В при длине дуги 4–5 мм. Выходные кабели рекомендуется заправить в ферритовые трубки или кольца.
Схема сварочного резонансного инвертора:
Рисунок 8 — Схема сварочного резонансного инвертора
Диодный мост
Диодный «косой мост» предназначен для трансформации в блоке питания переменного тока в постоянный. Правильный выбор резисторов позволит поддерживать напряжение 20–25 В между трансформатором и реле. При работе сборка будет сильно греться, поэтому ее монтируют на радиаторах от компьютера. Их потребуется 2 штуки для верхнего и нижнего элементов. Верхний ставится на прокладку из слюды, а нижний – на термопасту.
Выходные провода оставляют длиной 15 см. При установке мост отделяется прикрепленным к корпусу стальным листом.
Намотка трансформатора
Трансформатор – это силовая часть инвертора, отвечающая за понижение напряжения до рабочей величины и повышение силы тока до уровня плавления металла. Для его изготовления используют стандартные пластины подходящего размера или вырезают каркас из листов металла. В конструкции две обмотки: первичная и вторичная.
Рисунок 9 — Намотка трансформатора
Трансформатор наматывают полосой медной жести шириной 4 см и толщиной 0,3 мм, потому что важны ширина и небольшое сечение. Тогда физические свойства материала задействуются оптимально. Повышенного нагрева провод может не выдержать. Сердцевина толстого провода при высокочастотных токах остается незадействованной, что вызывает перегрев трансформатора. Проработает такой трансформатор максимум 5 минут. Здесь нужен только проводник большого сечения и минимальной толщины. Его поверхность хорошо передает ток и не нагревается.
Термопрослойку заменит бумага для кассового аппарата. Подойдет и ксероксная, но она менее прочная и может рваться при намотке. В идеале изолятором должна служить лакоткань, которая прокладывается минимум в один слой. Хорошая изоляция – залог высокого напряжения. По длине полоски должно хватать на перекрытие периметра и заход 2–3 см. Для повышения электробезопасности между обмотками прокладывают пластинки из текстолита.
Вторичная обмотка трансформатора выполняется 3 медными полосками, разделенными между собой фторопластовой пластинкой. Сверху еще раз идет слой термоленты.
Лента кассового аппарата в качестве изоляции имеет один недостаток – темнеет при нагреве. Но не рвется и сохраняет свои свойства.
Допускается заменить медную жесть проводом ПЭВ. Его преимущество в том, что он многожильный. Такое решение хуже использования медной полосы, потому что пучок проводов имеет воздушные прослойки и они слабо контактируют друг с другом. Суммарная площадь сечения получается ниже и теплообмен замедляется. В конструкции инвертора с ПЭВ делается 4 обмотки. Первичная состоит из 100 витков провода ПЭВ диаметром не более 0,7 мм. Три вторичные имеют соответственно 15+15+20 витков.
Подключение инверторного блока
Изготовление резонансного инвертора осуществляется на базе деталей от старого монитора либо телевизора. Используются компьютерный блок питания, его кулер и радиаторы.
Для защиты транзисторов применяются стабилитроны КС-213. Силовые транзисторы частотного типа должны быть рядом с трансформатором, чтобы гасить наводки и помехи.
Дорожки на текстолитовой плате толщиной 4–6 мм под силовой мост придется расширить с учетом того, что протекают токи порядка 30 А. Минимальное сечение питающего кабеля брать минимум 3 мм². Силовые диоды на выходе защищаются RC-цепочкой.
Рисунок 10 — Подключение инверторного блока
Конструирование и подключение системы охлаждения
Для хорошего охлаждения рабочих узлов в корпусе нужно предусмотреть достаточное количество вентиляционных отверстий. Их располагают на противоположных стенках. В качестве вентилятора используют кулер 220 В от старого компьютера на 0,15 А и выше.
Его ориентируют на вытяжку горячего воздуха. Приток холодного воздуха обеспечат отверстия.
Вентилятор располагают как можно ближе к трансформатору. Второй вентилятор должен обдувать радиатор с выпрямительными диодами. Работа сварочного инвертора связана с повышенным тепловыделением, поэтому нужно использовать не менее двух вентиляторов.
Рисунок 11 — Система охлаждения
Желательно установить на наиболее нагревающемся элементе термодатчик. При перегреве он сработает на отключение питания самого инвертора.
Механизм предотвращения залипания электрода
При работе электродами сварщики сталкиваются с проблемами при поджиге дуги и залипанием электродов. Электроды разогреваются, мощности потребляют больше, провода перегреваются от нагрузки и выбивают автоматы. Трансформатор гудит, стержни гнутся, и осыпается обмазка, а процесс не идет.
Решить проблему и сохранить сварочный инвертор поможет автоматический механизм предотвращения залипания. Собранный по схеме модуль встраивается в первичную и вторичную обмотку сварочного трансформатора. Устройство упростит работу, дуга станет проще зажигаться, и перегрузок сети не будет.
Рисунок 12 — Механизм предотвращения залипания электрода
Основная схема
Принцип работы схемы следующий. Вторичная обмотка сварочного трансформатора соединяется с выпрямителем переменного тока и со стабилизатором напряжения. Выход соединяется со слаботочным реле РЭС-10 на замыкание. Последовательно подключается керамический конденсатор С3. Он подбирается по мощности трансформатора, емкостью 2–10 мкФ и напряжением свыше 400 В. Выполняет функцию реактивного резистора.
После подачи питания на конденсатор во вторичной обмотке возникает переменное напряжение. Потом срабатывает реле Р2, размыкающее силовое реле Р1 с напряжением 220 В. Параллельно в обмотку включен конденсатор С4 с характеристикой 20–25 А. Его контакты закорачивают С3, и трансформатор включается в обычном режиме.
При стабильной дуге на вторичной обмотке напряжение держится в диапазоне 35–45 В. Этого достаточно для реле Р2. При коротком замыкании переменный ток исчезает на вторичной обмотке. В итоге Р2 обесточивается и выключает реле Р1. Первичная обмотка при этом питается лишь через конденсатор С3, на котором замыкается сетевое напряжение. Небольшой ток 150–200 мА безопасен для сети. Электроды не залипают, а если это и произошло, то легко отделяются. После стабилизации ситуации срабатывает реле и включается трансформатор на рабочий режим.
Все хорошо, но при коротком замыкании слышатся щелчки. От такой неприятности избавляются включением тиристоров в ключевом режиме по приведенной ниже схеме.
Рисунок 13 — Включение тиристоров в ключевом режиме
Конденсатор успешно заменяет лампа накаливания на 100–300 Вт. При коротком замыкании она вспыхнет.
Рисунок 14 — Схема с возможностью регулировки выходного тока
Предпусковая диагностика аппарата
Диагностика и подготовка сварочного инвертора к работе – это не менее важный процесс, чем сама сборка.
Инвертор запитывается от 15 В и подключается к плате ШИМ. Параллельно подается питание на конвектор, что уменьшит нагрев устройства и снизит шум.
После зарядки конденсаторов подключается реле, необходимое для замыкания резистора. Таким образом снижаются скачки напряжения при включении инвертора.
Включение инвертора в сеть 220 В в обход резистора может вызвать взрыв.
Теперь нужно проверить срабатывание реле замыкания резистора после подачи тока на ШИМ. Диагностируются импульсы на плате через несколько секунд после срабатывания реле. Для проверки исправности и работоспособности моста на него подается питание 15 В. Устанавливается холостой ход и сила тока выше 100 мА.
Правильность монтажа трансформаторных фаз контролируется осциллографом на 2 луча. Предварительно включается питание моста от конденсаторов с использованием лампы 200 Вт на 220 В. Частота ШИМ устанавливается 55 кГц. На осциллографе нужно отследить, чтобы напряжение не превышало 330 В.
Частота собранного сварочного инвертора определяется плавным снижением частоты ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT незначительного заворота. Полученный показатель делится на два, а к результату добавляется частота пресыщения. Итоговое число будет рабочим колебанием частот трансформатора.
Потребление моста должно быть в пределах 150 мА. Свечение лампы неяркое. Интенсивный свет указывает на пробой обмотки либо на погрешности конструкции моста. У трансформатора не должно быть звуковых и шумовых эффектов. В случае их появления проверяют полярность. Тестовое питание на мост подключают с помощью бытового прибора, например чайника, на 2,2 Вт.
Проводники, выходящие от ШИМ, делают короткими, скручивают и укладывают дальше от источников помех. Ток инвертора постепенно повышается через резистор. Нижний ключ по показаниям осциллографа должен оставаться в пределах 500 В. Стандартный показатель составляет 340 В. Появление шума способно вывести из строя IGBT.
Пробную сварку начинают с 10 с. После этого проверяют радиаторы. Если они не холодные, то продлевают сварку до 20 с. Затем уже можно варить 1 минуту и дольше.
Трансформатор перегревается после использования 2–4 электродов. Для охлаждения вентилятору достаточно 2 минут, после чего работу продолжают.
Поделитесь опытом изготовления инвертора своими руками в комментариях к данной статье.
cxema.org — Самый простой сварочный инвертор
Сварочный инвертор был разработан на популярном форуме человеком под ником тимвал, ветка до сих пор очень активна. Именно эта схема популярна по причине простоты. Мой вариант сварочного инвертора рассчитан на ток всего в 100 ампер, это мало, но для моих задач больше не нужно.
Схема представляет из себя однотактный прямоходовый инвертор всего на одном IGBT транзисторе IRG4PC50KD.
Инвертор состоит из нескольких частей:
- Входной выпрямитель с накопительными конденсаторами и системой плавного пуска;
- Системы управления с драйвером на основе комплементарной пары составных транзисторов средней мощности;
- Силовая часть состоящая из IGBT транзистора и трансформатора;
- Выходная часть, состоящая из дросселя с выпрямителем.
Сетевое напряжение выпрямляется входным диодным мостом KBPC3510
и сглаживается ёмкими электролитами.
Важно заметить, что питание в начальный момент времени поступает не напрямую, а через балластный резистор R12, это нужно для плавной зарядки конденсаторов, иначе бросок тока может вывести из строя входной диодный мост и выбить автоматы.
Одновременно питание от конденсаторов через другой балластный резистор R11 поступает на линию питания микросхемы ШИМ.
Сердцем схемы является ШИМ контроллер UC3844,
который работает на частоте около 30кГц, сигнал с микросхемы сначала поступает на драйвер, выполненный на транзисторах VT2 и VT3, а затем на силовой транзистор VT4.
Напряжение на конденсаторах растет, растет и питание микросхемы и как только оно дойдет до порогового значения, для UC3844 оно составляет около 16 вольт, микросхема начнет вырабатывать управляющие импульсы, что приведет к запуску всего инвертора.
Во вторичных обмотках трансформатора появиться напряжение, это приведет к тому, что сработает силовое реле К1 и своими контактами замкнёт балластный резистор R12, и сетевое напряжение будет поступать напрямую на схему. Планый запуск длиться всего пару секунд. После плавного запуска инвертор будет работать в штатном режиме. Выходное напряжение инвертора около 60 вольт, этого достаточно для нормального розжига дуги.
Если во время сварки вращать регулятор ограничения тока (резистор R3), моментально сработает система обратной связи (цепь, состоящая из токового трансформатора ТТ, диодов VD2-VD4, резисторов R5 и R7, конденсатора С4).
Токовый трансформатор намотан на тороидальном ферритовом сердечнике небольших размеров, он имеет две обмотки, первичная — всего один виток и вторичная.
Силовой трансформатор выполнен на сердечнке EPCOS E55/28/25 феррит №87.
Сердечник был без каркаса, поэтому его пришлось сделать самому из мтеклотекстолита.
Трансформатор имеет 4 обмотки:
- сетевая;
- вторичная силовая;
- фиксирующая;
- обмотка самозапитки для системы управления.
В моём варианте обмотка самозапитки не используется, взамен применен небольшой импульсный источник питания на 24 вольта с током 1-1,5 Ампера.
Начала всех обмоток на схеме указаны точками, я советую промаркировать начало намотки, например одевая на обмотку красную термоусадку, чтобы потом не гадать где начала, а где концы намоток.
В самом начале мотается сетевая обмотка, но не полностью, а по частям. В моем случае для намотки этой обмотки был использован провод диаметром 1,20мм 25 витков. Провод нужно уложить равномерно, виток к витку.
Затем обмотка изолируется, но перед этим заливается эпоксидной смолой. Смола будет заполнять все пустоты. Т.к. из-за сильных магнитных полей в трансформаторе будут образоваться вибрации и изоляция провода со временем может пострадать, а со смолой обмотка будет полностью неподвижной.
Ставим изоляцию каптоновым термостойким скотчем и мотаем остальную часть первичной обмотки. Количество витков, провод и направление намотки тоже самое.
Опять все заливаем смолой, а поверх ставим изоляцию. Позже, уже на плате концы этих обмоток соединяются параллельно.
После мотаем фиксирующую обмотку, диаметр провода 0,5мм. Количество витков 25-26, то есть тоже самое, что и в случае первичной обмотки. Эта обмотка намотана так, чтобы провод попадал между витками первичной обмотки. Фиксирующая обмотка равномерно растянута по всему каркасу. Аналогичным образом поступаем и с этой обмоткой, смола, изоляция. К стати ранее я ставил изоляцию в 2-3 слоя, а после намотки фиксирующей обмотки изоляция нужна более серьезная, слоя 4-5.
Ну и наконец силовая обмотка, самая трудоемкая. Ее можно намотать медной шиной либо что еще лучше — лентой. Наиболее эффективно работает литцендрат — провод, который состоит из большого количества параллельных тонких изолированных друг от друга проводов, такая намотка делается для минимизации влияния скин эффекта. Но при частотах в 30кГц, этот эффект не столь ощутимый, поэтому при большом желании можно взять пару тройку медных проводов большого диаметра, но такой провод очень трудно уложить, поэтому мой выбор остановился на литцендрате.
Обмотка состоит из 100 параллельных жил провода 0,5мм. Скручиваем все это дело дрелью и покрываем дополнительной изоляцией, опят же каптоновый скотч.
Количество витков всего 9, по расчетам этого хватит для того, чтобы напряжение холостого хода инвертора было в районе 60 вольт. После намотки её так же следует залить смолой.
Схема однотактная и между половинками сердечника нужен немагнитный зазор. В моем случае для получения необходимого зазора под всеми кернами были установлены прокладки, обычный чек от банкомата.
Далее трансформатор собирается, половинки сердечника надежно стягиваются, можно даже приклеить.
Трансформатор тока. Ферритовое колечко,проницаемость может быть от 1500 до 3000. Размеры моего кольца R18х8х6. Важно, чтобы оно было ферритовым, схожие кольца можно найти в некоторых импульсных блоках питания, они стоят по входу в качестве дросселя и на них как правило две обмотки. Желто-белые, зелено-синие кольца не подойдут, материал там иной.
Сначала сердечник изолируют, в моем случае каптноновым скотчем, затем мотают вторичную обмотку. Провод в лаковой изоляции, диаметр может быть от 0,25 до 0,5мм. Количество витков в моем случае 76.
Далее обмотку нужно изолировать, можно просто залить эпоксидной смолой. Первичная обмотка — один виток из двух параллельных жил провода 1,20мм идущий к силовому трансформатору.
Выходной выпрямитель классический для этой топологии. Два диода прямой и замыкающий, притом замыкающий нужен более мощный, но можно не заморачиватся и сразу воткнуть два диода типа 150EBU04 на 150 ампер с обратным напряжением 400 вольт. Диоды из этой линейки как правило применяют именно в сварочных инверторах. Диоды обязательно нужны ультра быстрые. Можно применить диодные сборки STTh30003.
В каждом корпусе два независимых друг от друга ультра быстрых диода, каждый на 100 Ампер с обратным напряжением 300 вольт. Они даже лучше, чем 150EBU04 т.к. площадь подложки у них гораздо больше и толще. Соединение винтовое, что очень удобно.
Дроссель. Тут все не так однозначно и по факту дроссель довольно критичен Чем больше его индуктивность, тем хорошо будет зажигаться дуга даже при малых токах. По схеме дроссель на 40мкГн, его хватит, но уверенный розжиг дуги я получил при токах от 30 ампер и в принципе этого хватит.
Честно сказать для дросселя пробовал разные материалы — алсифер, неизвестные кольца которые по всей видимости применяются в качестве фильтра в частотных преобразователях и наконец сердечник набранный из трансформаторных пластин.
Наилучшим решением является применение сердечников из порошкового железа, они специально созданы для работы в качестве дросселя, но кольцо нужно приличных размеров, и их найти не так уж и просто и стоят они приличных денег. В итоге по совету коллеги Тимура, который ранее собирал данный сварочник, мой выбор остановился на пакете из железных трансформаторных пластин.
Фишка в том, что сердечник фактически невозможно загнать в насыщение, то есть можно увеличить индуктивность и получить уверенный розжиг дуги при сварочных токах хоть 5 ампер, я понимаю, что на таких токах никто не варит, но все же.
Пакет собирал из того что было, в итоге сердечник получился с размерами 86х30х17мм. Пластины обмотал каптоноым скотчем, затем бумажный и намотал обмотку. Обмотка к сожалению алюминиевая, да медь лучше, но алюминиевый был в наличии. Обмотка намотана в три ряда, каждый ряд по 10-12 витков. После намотки каждого ряда обмотку покрывал лаком в несколько слоев и ставил изоляцию из ткани. Итоговая индуктивность дросселя около 80мкГн. Недостаток такого дросселя — большие размеры и вес, но в моем случае все получилось достаточно компактно, и даже умудрился зафиксировать его на плате. Выводы дросселя были обжаты медными луженными клеммами, ключевое слово луженными иначе такое соединение долго не проработает, будет перегреваться и окисляться.
Входная часть. Диодный мост взят готовый, сборка KBPC3510, мост на 35 ампер, обратное напряжение 1000 вольт, устанавливается на радиатор.
Силовое реле в схеме плавного пуска с катушкой 24 вольта, рассчитан на ток в 15-30 реальных ампер, если сварочник планируете на токи более 120 ампер, то реле желательно использовать именно 30-и амперное.
Входные электролитические конденсаторы на 450 вольт, в моем случае 2штуки по 470мкФ, желательно установить три, хуже не будет. Подбирайте конденсаторы от хорошего производителя с минимально возможным внутренним сопротивлением.
Ограничительный резистор по входу желательно взять на 10 ватт, сопротивление от 10 до 30 Ом.
Диоды VD7, VD8 и VD9 в схеме преобразователя нужны ультра быстрые, именно на тот ток и напряжение, которые по схеме.
Сборку конденсаторов я заменил одним, емкостью 0,33мкФ, конденсатор специального назначения созданный для работы в импульсных схемах, такие применяют в индукционных нагревателях. Обычные пленочные конденсаторы ставить сюда крайне не желательно.
Микросхема ШИМ у меня установлена на панельку для беспаячного монтажа, после полной наладки микросхему обязательно нужно запаять на плату.
Силовые дорожки на плате просто залудить и усилить припоем не достаточно, нужно их армировать медным проводом.
НАЛАДКА
Обязательно разряжайте входные конденсаторы перед началом наладочных работ!
Подаем сначала напряжение 24 вольт для управления, сетевое питания в тот момент отключено. Проверяем сигнал на затворе IGBT транзистора, к стати во время наладки можно использовать полевые транзисторы, я к примеру ставил IRF840, он слабый, но наладить схему можно. Транзистор обязательно должен быть установлен на радиаторе.
Проверяем наличие управляющих импульсов на затворе полевого ключа относительно массы питания, импульсы должны быть примерно с заполнением 45-47%, частототой около 30кГц, если они есть, то все нормально идем далее.
Первый запуск схемы делаем через страховочную лампу накаливания на 100 ватт. Схему управления желательно питать от отдельного внешнего источника питания на 24 вольта, отлично подходит лабораторный блок питания, притом родную систему питания можно исключить, повторюсь это только во время наладочных работ.
Нагрузочный резистор в схеме обратной связи по току заменяем на 10-и омный 1-2 ватт, это нужно, чтобы была возможность наладить схему при малых выходных токах.
Подключаем силу, то есть втыкаем вилку в розетку, лампа на момент вспыхнет, т.к. конденсаторы в начальный момент заряжаются достаточно большим током. Проверяем напряжение на выходе инвертора, оно должно быть около 60 вольт, напомню, что это напряжение холостого хода без выходной нагрузки. Регулятор тока ставим в минимальное положение.
Нагружаем инвертор, например нихромовой спиралью или лампочкой, нагрузку сначала даем небольшую, затем постепенно увеличиваем до тех пор, пока не сработает ограничение тока, то есть длительность управляющих импульсов резко не уменьшиться. Притом схема должна реагировать на вращение переменного резистора, длительность импульсов должна плавно меняться в зависимости от положения ползунка переменного резистора. Если этого не происходит, меняем местами концы вторичной обмотки трансформатора тока. Далее меняем страховочную лампу на более мощную (около 300 ватт).
Можно воткнуть более мощный полевой транзистор либо IGBT, но помните, что у нас по прежнему схема не до конца налажена. Сопротивление нагрузочного резистора можно уменьшить раза в два и повторяем то же самое, только на более больших токах. Можно попробовать инвертор на короткое замыкание при малых значениях тока, на этом этапе мы уже понимаем, что собрали сварку и можно разжечь небольшую дугу.
Если регулировка тока происходит в штатном режиме, то все сделано правильно. Помним о том, что инвертор без охлаждения и долго не балуемся.
Сейчас нам нужно привести инвертор в нормальное состояние. Только на этом этапе, после полной наладки схемы устанавливаем силовой IGBT транзистор. Радиаторы охлаждения целесообразно взять от процессоров ПК, они довольно добротные. Выходной выпрямитель у меня без изолирующей прокладки, термопаста имеется. А вот радиатор с силовым транзистором и одним из быстродействующих диодов, находятся на втором радиаторе и они обязательно должны быть изолированы теплопроводящей изоляционной прокладкой.
Силовой трансформатор, дроссель и радиаторы нужно надежно зафиксировать. Трансформатор и дроссель достаточно затянуть пластиковыми хомутами, можно дополнительно приклеить их к плате.
Радиаторы же желательно прикрутить к плате и обеспечить изоляцию друг от друга, чтобы они ни в коем случае не соприкасались во время вибраций или падений.
Очень важным моментом является охлаждение, не экономьте на вентиляторах, ставьте мощные высокооборотистые большого диаметра.
Правильно собранная схема во время работы не должна издавать свистов и шумов, если есть подобного рода проблемы, скорее всего проблема в трансформаторе, неправильный зазор, неверное количество витков или неправильная фазировка.
Проверим напряжение холостого хода, видим,что оно около 60 вольт, притом если нагрузка отсутствует вращая регулятор выходное напряжение не меняется. Ток потребления системы управления на холостом ходу от источника 24 вольта всего 80мА, с учетом тока потребления катушки реле.
Нагружаем инвертор для проверки системы ограничения тока. Нагрузкой служит мощный реостат, сопротивление выставлено меньше пол ома. Ток должен регулироваться достаточно плавно. Выставляем минимальный ток и попробуем зажечь дугу. Берём двух миллиметровый электрод и попробуем поварить на токах около 50-70 Ампер.
Видео по сборке и наладке сварочного инвертора:
С уважением — АКА КАСЬЯН
Благодаря своей мобильности сварочные инверторные аппараты получили широкое применение в быту и на производстве. Они обладают огромными преимуществами по сравнению со сварочными трансформаторными агрегатами для сварочных работ. Принцип действия, устройство и их типовые неисправности должен знать каждый. Не у всех есть возможность приобрести сварочный инвертор, поэтому радиолюбители выкладывают схемы сварочного инвертора своими руками в интернет.
Общие сведения
Трансформаторные сварочные аппараты стоят сравнительно недорого и легко ремонтируются из-за их простого устройства. Однако они обладают значительным весом и чувствительны к напряжению питания (U). При низком U производить работы невозможно, так как происходят значительные перепады U, в результате которого могут выйти из строя бытовые приборы. В частном секторе часто бывают проблемы с линиями электропередач, так как в бывших странах СНГ большинство ЛЭП требуют замены кабеля.
Электрический кабель состоит из скруток, которые часто окисляются. В результате этого окисления возникает рост сопротивления (R) этой скрутки. При значительной нагрузке они нагреваются, а это может привести к перегрузке ЛЭП и трансформаторной подстанции. Если подключать сварочный аппарат старого образца к счетчику электроэнергии, то при низком U будет срабатывать защита («выбивать» автоматы). Некоторые пытаются подключить сварочник к счетчику электроэнергии, нарушая закон.
Подобное нарушение карается штрафом: потребление электроэнергии происходит незаконно и в больших количествах. Для того чтобы сделать работу более комфортной — не зависеть от U, не поднимать тяжести, не перегружать ЛЭП и не нарушать закон — нужно использовать сварочный аппарат инверторного типа.
Устройство и принцип действия
Сварочный инвертор устроен так, что подойдет и для домашнего применения, и для работы на предприятии. Он способен при небольших габаритах обеспечить стабильное горение сварочной дуги и даже использовать ток сварки, значительно превышающий показатель обыкновенного сварочного аппарата. Он использует ток высокой частоты для генерации сварочной дуги и представляет собой обыкновенный импульсный блок питания (такой же, как и компьютерный, только с большей силой тока), что и делает схему сварочного аппарата несложной.
Основные принципы его работы следующие: выпрямление входного напряжения; преобразование выпрямленного U в высокочастотный переменный ток при помощи транзисторных ключей и дальнейшее выпрямление переменного U в постоянный ток высокой частоты (рисунок 1).
Рисунок 1 — Схематическое устройство сварочника инверторного типа.
При использовании ключевых транзисторов высокой мощности происходит преобразование постоянного тока, который выпрямляется при помощи диодного моста в высокочастотный ток (30..90 кГц), что позволяет снизить габариты трансформатора. Выпрямитель на диодах пропускает ток только в одном направлении. Происходит «отсечение» отрицательных гармоник синусоиды.
Но на выходе выпрямителя получается постоянное U с пульсирующей составляющей. Для преобразования его в допустимый постоянный ток с целью корректной работы ключевых транзисторов, работающих только от постоянного тока, используется конденсаторный фильтр. Конденсаторный фильтр представляет собой один или несколько конденсаторов большой емкости, которая позволяет заметно сгладить пульсации.
Диодный мост и фильтр составляют блок питания для инверторной схемы. Вход инверторной схемы выполнен на ключевых транзисторах, преобразовывающих постоянное U в переменное высокой частоты (40..90 кГц). Это преобразование нужно для питания импульсного трансформатора, на выходе которого получается высокочастотный ток низкого U. От выходов трансформатора запитывается высокочастотный выпрямитель, а на выходе генерируется высокочастотный постоянный ток.
Устройство не очень сложное, и любой сварочник-инвертор поддается ремонту. Кроме того, существует множество схем, по которым можно сделать самодельный инвертор для сварочных работ.
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.
Приобрести в специализированном магазине односторонний гетинакс с медной фольгой и хлористое железо.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.
С7: 1000мк 25 В.После сборки БП нельзя подключать и проверять, так как он рассчитан именно для инверторной схемы.
Изготовление инвертора
Перед началом изготовления высокочастотного трансформатора для инвертора нужно изготовить гетинаксовую плату, руководствуясь схемой 2. Трансформатор выполнен на магнитопроводе типа «Ш20х28 2000 НМ» с рабочей частотой 41 кГц. Для его намотки (I обмотки) необходимо использовать медную жесть толщиной 0,3..0,45 мм и шириной 35..45 мм (ширина зависит от каркаса). Нужно сделать:
- 12 витков (площадь поперечного сечения (S) около 10..12 кв. мм.).
- 4 витка для вторичной обмотки (S = 30 кв. мм.).
Высокочастотный трансформатор нельзя мотать обыкновенным проводом из-за возникновения скин-эффекта. Скин-эффект — способность высокочастотных токов вытесняться на поверхность проводника, тем самым нагревая его. Вторичные обмотки следует разделить пленкой из фторопласта. Кроме того, трансформатор должен нормально охлаждаться.
Дроссель выполнен на магнитопроводе типа «Ш20×28» из феррита 2000 НМ с S не менее 25 кв. мм.
Трансформатор тока выполняется на двух кольцах типа «К30×18×7» и мотается медным проводом. Обмотка l продевается через кольцевую часть, а II обмотка состоит из 85 витков (d = 0,5 мм).
Схема 2 — Схема инверторного сварочного аппарата своими руками (инвертор).
После успешного изготовления высокочастотного трансформатора нужно осуществить монтаж радиоэлементов на печатной плате. Перед пайкой обработать оловом медные дорожки, детали не перегревать. Перечень элементов инвертора:
- ШИМ — контроллер: UC3845.
- MOSFET-транзистор VT1: IRF120.
- VD1: 1N4148.
- VD2, VD3: 1N5819.
- VD4: 1N4739A на 9 В.
- VD5-VD7: 1N4007.
- Два диодных моста VD8: KBPC3510.
- C1: 22 н.
- C2, C4, C8: 0,1 мкФ.
- C3: 4,7 н и C5: 2,2 н, C15, С16, С17, C18: 6,8 н (только использовать К78−2 или СВВ- 81).
- C6: 22 мк, С7: 200 мк, С9-С12: 3000 мк 400 В, C13, C21: 10 мк, C20, C22: 47мк на 25 В.
- R1, R2: 33k, R4: 510, R5: 1,3 k, R7: 150, R8: 1 на 1 Вт, R9: 2 M, R10: 1,5 k, R11: 25 на 40 Вт, R12, R13, R50, R54: 1 к, R14, R15: 1,5 k, R17, R51: 10, R24, R25: 30 на 20Вт, R26: 2,2 к, R27, R28: 5 на 5Вт, R36, R46-R48, R52, R42-R44 — 5, R45, R53 — 1,5.
- R3: 2,2 k и 10 к.
- К1 на 12 В и 40А , К2 — РЭС-49 (1).
- Q6-Q11: IRG4PC50W.
- Шесть MOSFET-транзисторов IRF5305.
- D2 и D3: 1N5819.
- VD17 и VD18: VS-HFA30PA60CPBF; VD19-VD22: VS-HFA30PA60CPBF.
- Двенадцать стабилитронов: 1N4744A.
- Две оптопары: HCPL-3120.
- Катушка индуктивности: 35 мк.
Перед проверкой схемы на работоспособность нужно еще раз визуально проверить все соединения.
Основные рекомендации
Перед сборкой нужно внимательно ознакомиться со схемой инверторной сварки и приобрести все необходимое для изготовления: купить радиодетали в специализированных радиомагазинах, найти подходящие каркасы трансформаторов, медную жесть и провод, продумать дизайн корпуса. Планирование работы значительно упрощает процесс сборки и экономит время. При пайке радиокомпонентов следует применять паяльную станцию (индукционная с феном), для исключения возможного перегрева и выхода из строя радиоэлементов. Соблюдать нужно и правила техники безопасности при работе с электричеством.
Дальнейшая настройка
Все силовые элементы схемы должны иметь качественное охлаждение. Транзисторные ключи необходимо «сажать» на термопасту и радиатор. Желательно применять радиаторы от микропроцессоров мощного типа (Athlon). Наличие вентилятора для охлаждения в корпусе обязательно. Схему БП можно доработать, поставив конденсаторный блок перед трансформатором. Нужно использовать К78−2 или СВВ-81, так как другие варианты недопустимы.
После подготовительных работ нужно приступить к настройке сварочного инвертора. Для этого нужно:
- Подключить 15 В к ШИМ, подав питание на ШИМ и на систему охлаждения. Реле К1 выполняет роль ключа для замыкания R11 — при времени срабатывании первого около 10 секунд. Кроме того, выполняется зарядка С9-C12, которые разряжаются через R11. Наличие R11 обязательно, так как оно обезопасит конденсаторы от взрыва из-за всплеска тока при подаче сетевого питания.
- При помощи осциллографа выполнить проверку платы на наличие прямоугольных импульсов, идущих к HCPL3120 после срабатывания К1 и К2. Кроме того, реле К1 должно быть подключено после зарядки конденсаторов. Во время работы инвертора без нагрузки (холостой ход) сила тока должна быть менее 100 мА.
- Правильность установки фаз высокочастотного трансформатора проверяется 2-лучевым осциллографом. Для этого нужно выставить частоту ШИМ 50..55 Гц и измерить значение U, которое должно быть менее 330 В. Потребление моста должно быть 120..150 мА. При работе сварочного инвертора трансформаторы не должны сильно шуметь, а если такое происходит, нужно разобраться в этом. Шум часто происходит из-за плохо зажатых пластин магнитопровода. Смотреть на осциллограф и плавно крутить ручку переменного резистора.
- Параметры U не должны превышать 540 В (345 В является оптимальным значением U). После измерений нужно отсоединить осциллограф и начать варить металл. Время сварки нужно начинать с 10 секунд и постепенно увеличивать его до 5 минут. Если все сделано верно, то шума не должно быть.
Подключить 15 В к ШИМ, подав питание на ШИМ и на систему охлаждения. Реле К1 выполняет роль ключа для замыкания R11 — при времени срабатывании первого около 10 секунд. Кроме того, выполняется зарядка С9-C12, которые разряжаются через R11. Наличие R11 обязательно, так как оно обезопасит конденсаторы от взрыва из-за всплеска тока при подаче сетевого питания.Существуют и более совершенные модели сварочников инверторного типа, в силовую схему которых входят тиристоры. Широкое распространение также получил инвертор «Тимвала», который можно найти на форумах радиолюбителей. Он имеет более сложную схему. Подробнее с ним можно ознакомиться в интернете.
Таким образом, зная устройство и принцип работы сварочного аппарата инверторного типа, собрать его своими руками не представляется непосильной задачей. Самодельный вариант практически не уступает заводскому и даже превосходит его некоторые характеристики.
Originally posted 2018-07-04 07:13:44.
В виду того, что в быту обывателям часто требуется работать с металлом, многие используют сварочные агрегаты. Но далеко не всем по карману приобретение дорогостоящего оборудования, из-за чего и возникает вопрос, как собрать сварочный аппарат своими руками. Процесс изготовления будет отличаться в зависимости от типа и конструктивных особенностей сварочного устройства.
Типы сварочных аппаратов
Современный рынок наполнен достаточно большим разнообразием сварочных аппаратов, но далеко не все целесообразно собирать своими руками.
В зависимости от рабочих параметров устройств различают такие виды устройств:
- на переменном токе – выдающие переменное напряжение от силового трансформатора напрямую к сварочным электродам;
- на постоянном токе – выдающие постоянное напряжение на выходе сварочного трансформатора;
- трехфазные – подключаемые к трехфазной сети;
- инверторные аппараты – выдающие импульсный ток в рабочую область.
Первый вариант сварочного агрегата наиболее простой, для второго понадобиться доработать классическое трансформаторное устройство выпрямительным блоком и сглаживающим фильтром. Трехфазные сварочные аппараты используются в промышленности, поэтому рассматривать изготовление таких устройств для бытовых нужд мы не будем. Инверторный или импульсный трансформатор довольно сложное устройство, поэтому чтобы собрать самодельный инвертор вы должны уметь читать схемы и иметь базовые навыки сборки электронных плат. Так как базой для создания сварочного оборудования является понижающий трансформатор, рассмотрим порядок изготовления от наиболее простого, к более сложному.
На переменном токе
По такому принципу работают классические сварочные аппараты: напряжение с первичной обмотки 220 В понижается до 50 – 60 В на вторичной и подается на сварочный электрод с заготовкой.
Перед тем, как приступить к изготовлению, подберите все необходимые элементы:
- Магнитопровод – более выгодными считаются наборные сердечники с толщиной листа 0,35 – 0,5мм, так как они обеспечивают наименьшие потери в железе сварочного аппарата. Лучше использовать готовый сердечник из трансформаторной стали, так как плотность прилегания пластин играет основополагающую роль в работе магнитопровода.
- Провод для намотки катушек – сечение проводов выбирается в зависимости от величины, протекающих в них токов.
- Изоляционные материалы – основное требование, как к листовым диэлектрикам, так и к родному покрытию проводов – устойчивость к высоким температурам. Иначе изоляция сварочного полуавтомата или трансформатора расплавится и возникнет короткое замыкание, что приведет к поломке аппарата.
Наиболее выгодным вариантом является сборка агрегата из заводского трансформатора, в котором вам подходит и магнитопровод, и первичная обмотка. Но, если подходящего устройства под рукой нет, придется изготовить его самостоятельно. С принципом изготовления, определения сечения и других параметров самодельного трансформатора вы можете ознакомиться в соответствующей статье: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html.
В данном примере мы рассмотрим вариант изготовления сварочного аппарата из блока питания микроволновки. Следует отметить, что трансформаторная сварка должна обладать достаточной мощностью, для наших целей подойдет сварочный аппарат хотя бы на 4 – 5кВт. А так как один трансформатор для микроволновки имеет только 1 – 1,2 кВт, для создания аппарата мы будем использовать два трансформатора.
Для этого вам понадобится выполнить такую последовательность действий:
- Возьмите два трансформатора и проверьте целостность обмоток, питаемых от электрической сети 220В.
- Распилите магнитопровод и снимите высоковольтную обмотку, Рис. 1: распилите сердечник
Рис. 1: распилите сердечник
Рис. 2: уберите высоковольтную обмоткуоставив только низковольтную, в таком случае намотку первичной катушки уже делать не нужно, так как вы используете заводскую.
Установите на кабель держатель и электрод диаметром 4 – 5мм. Диаметр электродов подбирается в зависимости от силы электрического тока во вторичной обмотке сварочного аппарата, в нашем примере она составляет 140 – 200А. При других параметрах работы, характеристики электродов меняются соответственно.
Во вторичной обмотке получилось 54 витка, для возможности регулировки величины напряжения на выходе аппарата сделайте два отвода от 40 и 47 витка. Это позволит осуществлять регулировку тока во вторичке посредством уменьшения или увеличения количества витков. Ту же функцию может выполнять резистор, но исключительно в меньшую сторону от номинала.
На постоянном токе
Такой аппарат отличается от предыдущего более стабильными характеристиками электрической дуги, так как она получается не напрямую с вторичной обмотки трансформатора, а от полупроводникового преобразователя со сглаживающим элементом.
Рис. 8: принципиальная схема выпрямления для сварочного трансформатораКак видите, делать намотку трансформатора для этого не требуется, достаточно доработать схему существующего устройства. Благодаря чему он сможет выдавать более ровный шов, варить нержавейку и чугун. Для изготовления вам понадобится четыре мощных диода или тиристора, примерно на 200 А каждый, два конденсатора емкостью в 15000 мкФ и дроссель. Схема подключения сглаживающего устройства приведена на рисунке ниже:
Рис. 9: схема подключения сглаживающего устройстваПроцесс доработки электрической схемы состоит из таких этапов:
- Установите полупроводниковые элементы на радиаторы охлаждения. Рис. 10: установите диоды на радиаторы
Рис. 10: установите диоды на радиаторыВ связи с перегревом трансформатора во время работы, диоды могут быстро выйти со строя, поэтому им нужен принудительный отвод тепла.
- Соедините диоды в мост, как показано на рисунке выше, и подключите их к выводам трансформатора. Рис. 11: соедините диоды в мост
Рис. 11: соедините диоды в мостДля подключения лучше использовать луженные зажимы, так как они не потеряют изначальную проводимость от больших токов и постоянной вибрации.
Рис. 12: используйте луженные зажимыТолщина провода выбирается в соответствии с рабочим током вторичной обмотки.
- Подключите силовые конденсаторы и дроссель во вторичную цепь диодного моста. Рис. 13: подключите силовые конденсаторы
- Подсоедините к выводам сглаживающего устройства сварочные шлейфа, установите держатели для электродов – сварочный аппарат постоянного тока готов.
Рис. 13: подключите силовые конденсаторыПри сварке металлов таким аппаратом всегда следует контролировать нагрев не только трансформатора, но и выпрямителя. А при достижении критической температуры делать паузу для остывания элементов, иначе сварочный агрегат, сделанный своими руками, быстро выйдет со строя.
Инверторный аппарат
Представляет собой довольно сложное устройство для начинающих радиолюбителей. Не менее сложным процессом является подборка необходимых элементов. Преимуществом такого сварочного аппарата являются значительно меньшие габариты и меньшая мощность, в сравнении с классическими устройствами, возможность реализовать точечную сварку и т.д.
Рис. 14: принципиальная схема импульсного блокаВ работе такая схема преобразует переменное напряжение из сети в постоянное, затем, при помощи импульсного блока, выдает ток большой амплитуды в область сварки. Этим и достигается относительная экономия мощности аппарата по отношению к его производительности.
Конструктивно инверторная схема сварочного аппарата включает в себя такие элементы:
- диодный выпрямитель с магазином емкостей, балластным резистором и системой плавного пуска;
- система управления на основе драйвера и двух транзисторов;
- силовая часть из управляющего транзистора и выходного трансформатора;
- выходная часть из диодов и дросселя;
- система охлаждения из кулера;
- система обратной связи по току для контроля параметра на выходе сварочного аппарата.
Для изготовления сварочного инвертора вам понадобится самостоятельно намотать силовой трансформатор, трансформатор тока на базе ферритового кольца. Для моста лучше использовать готовую сборку из быстродействующих полупроводниковых элементов.
К сожалению, большинство других элементов вряд ли найдутся под рукой в гараже или у вас дома, поэтому их придется заказывать или приобретать в специализированных магазинах. Из-за чего сборка инверторного блока своими руками обойдется не дешевле заводского варианта, а с учетом затраченного времени, еще и дороже. Поэтому для инверторной сварки лучше приобрести готовый аппарат с заданными рабочими параметрами.
Видео инструкции
Инвертор является достаточно сложным инструментом для сварки, который заслужил в последнее время огромную популярность. Отличные рабочие характеристики обусловлены большим количеством технических узлов, в общей массе составляющей одно устройство. Чтобы добиться высокого качества получаемого шва, надежности работы и хороших технических характеристик мировые производители стараются внедрять новые разработки и делать мощную, но при этом экономичную технику. Но оказывается, что можно сделать самый простой сварочный инвертор своими руками.
Простой сварочный инвертор своими руками
Естественно, что здесь не стоит ожидать высоких современных характеристик от таких устройств. Но вполне возможно создать все самостоятельно, так как все комплектующие для этого находятся в свободном доступе и при наличии полного комплекта и подходящей схемы можно создать недорогую компактную модель. Здесь нужно осуществить правильный подбор, исходя из расчетов мощности и других параметров. Иными словами, все детали должны быть взаимосовместимы друг с другом, как по своему типу, так и по параметрам. К примеру, самой уязвимой частью устройства являются транзисторы, поэтому, к их выбору стоит подходить с особым вниманием.
Преимущества
- Простой сварочный инвертор своими руками обходится значительно дешевле, чем готовые модели сварочных аппаратов;
- При самостоятельной сборке намного легче ремонтировать технику, если с ней случатся какие-либо неполадки;
- Можно самостоятельно регулировать комплектацию, исходя из предпочтений, технических требований и бюджета.
Недостатки
- Простой сварочный инвертор, сделанный своими руками, оказывается не столь надежным в работе, даже в сравнение с бюджетными видами техники;
- На создание аппарата придется потратить значительное количество времени, что не всегда экономически выгодно;
- Здесь отсутствуют дополнительные функции, которые помогут улучшить качество создаваемого шва;
- Техника обладает узким диапазоном регулировки сварочного тока и прочих параметров;
- Как правило, в них присутствуют проблемы с системой охлаждения;
- Корпус создается не столь безопасно, как в заводских моделях, так что использование подобных устройств может оказаться опасным для жизни.
Устройство и схема простого инвертора
Схема простого сварочного инвертора помогает определиться, что именно должно входить в состав устройства. Естественно, что это является не единственным вариантом и возможны замены. Некоторые предпочитают создавать более сложные варианты, основываясь на схемах готовых заводских моделей, таких как сварочный инвертор Сварог Pro Arc 180 или Ресанта 250, внося свои изменения. Здесь представлена наиболее простая для самостоятельного воплощения схема.
Схема простого инвертора
Методика расчета
Перед тем как начать делать самый простой инвертор сварочный, нужно рассчитать его мощность. Это делается путем умножения силы тока , которой должно обладать устройство, на напряжение, при котором будет гореть дуга. К примеру, для тока в 160 А, который будет возможен на напряжении дуги в 24 В, мощность должна быть 3840 Вт.
Даже простой сварочный инвертор на одном транзисторе может иметь коэффициент полезного действия в 85%. Таким образом, мощность перекачиваемая транзисторами должна составлять 4517 Вт
Исходя из этой величины, можно определить силу тока, коммутируемую транзисторами во время работы. Чтобы это осуществить, следует найти разделить мощность на напряжение в сети. 4517/220 = 20 А.
Чтобы при 20 А можно было поддерживать напряжение в 220 В, в схеме должен присутствовать фильтр емкостью 100 мкФ. Если через транзисторы проходит большой ток, то он начинает нагревать их. Как правило, скорость отвода тепла при помощи радиаторов является недостаточной, а перегревание приведет к разрушению техники. Чтобы избежать подобных неприятностей, транзисторы стоит подбирать с запасом, чтобы их рабочий ток при 1000 градусов Цельсия составлял, как минимум, 20 А.
Простой в повторении и изготовлении сварочный аппарат должен иметь напряжение на транзисторах не более, чем напряжение в источнике питания. Очень важным параметром является частота транзисторов. Для представленных выше параметров подходят изделия с частотой в 100 кГц. Напряжение на них должно быть 500 В. Это могут быть как обыкновенные полевые, так и IGBT транзисторы. Единственной проблемой при их установке является отсутствие специального крепежа.
Чтобы транзистор нормально работал, между его открытием и закрытием должна выдерживаться пауза. Время паузы должно быть около 1,2 мс. Исключением можно считать только транзисторы Mosfet, пауза в которых допускается в 0,5 мс.
Необходимые инструменты и материалы
Для того, чтобы создать простой сварочный инвертор на одном транзисторе, следует иметь следующий набор инструментов:
- Набор отверток;
- Вольтметр;
- Мультиметр;
- Паяльник;
- Осциллограф.
Это основные инструменты, при помощи которых происходит сборка, контроль и измерения. Помимо этого следует иметь еще материалы, которые нужны будут для создания самого аппарата. Для этого понадобятся:
- Резисторы с различным уровнем сопротивления;
- Катушка индуктивности;
- Конденсаторы;
- Оптопара;
- Стабилитрон;
- Выпрямительные диоды;
- Диоды Шоттке;
- Трансформатор с двумя обмотками;
- Реле;
- Подстроечные резисторы;
- Диодный мост;
- Защитные диод;
- Линейный регулятор;
- Вентилятор системы охлаждения;
- Преобразователь переменного тока в постоянный.
Технология изготовления и рекомендации по настройке
Следует подать ток на схему, чтобы проверить, как срабатывает реле замыкания резистора. Далее идет проверка платы ШИМ, есть ли в ней прямоугольные импульсы, которые могут появляться после того, как сработает реле. Если импульсы имеются, то их ширина, в соотношении с нулевой паузой должна составлять 44%.
Нужно убедиться, что напряжение на транзисторах не превышает допустимое, иначе все это может привести к поломке. Затем питание подается на диодный мост, чтобы проверить правильность его изготовления и работоспособности.
Проверка напряжения на транзисторе
Во время настройке нужно убедиться в правильности намотки трансформатора, а также в его корректном подключении и возможности управлять им. Это один из основных элементов, задающих регулировку параметров, но в то же время самый сложный по исполнению за счет наличия обмотки.
Намотанный вручную трансформатор в 100 витков
Техника безопасности
Все процедуры должны производиться только при отключенном электропитании. Каждую деталь желательно измерить заранее, чтобы во время включения она не сломалась из-за перенапряжения. Во время работы следует соблюдать основные правила электробезопасности.
Эти 7 цепей инверторов могут выглядеть простыми в своей конструкции, но способны обеспечить достаточно высокую выходную мощность и КПД около 75%. Узнайте, как создать этот дешевый мини-инвертор и питать небольшие электроприборы 220 В или 120 В, такие как дрели, светодиодные лампы, лампы КЛЛ, фен, мобильные зарядные устройства и т. Д. С помощью аккумулятора 12 В 7 Ач.
Что такое простой инвертор
Инвертор, который использует минимальное количество компонентов для преобразования 12 В постоянного тока в 230 В переменного тока, называется простым инвертором.12 В свинцово-кислотная батарея является наиболее стандартной формой батареи, которая используется для работы таких инверторов.
Начнем с самого простого в списке, в котором используется пара транзисторов 2N3055 и несколько резисторов.
1) Простая схема инвертора с использованием транзисторов с перекрестной связью
В статье рассматриваются детали конструкции мини-инвертора. Читайте, чтобы узнать, как улучшить процедуру построения базового инвертора, который может обеспечить достаточно хорошую выходную мощность, но при этом он очень доступен и изящен.
В Интернете и электронных журналах может быть огромное количество цепей инверторов. Но эти схемы часто очень сложные и высокопроизводительные инверторы.
Таким образом, у нас не остается иного выбора, кроме как задаться вопросом, как создать силовые инверторы, которые могут быть не только простыми в сборке, но и недорогими и высокоэффективными в своей работе.
Схема инвертора от 12 В до 230 В
Итак, поиск такой схемы на этом заканчивается. Схема инвертора, описанная здесь, является, возможно, наименьшей по количеству компонентов, но при этом достаточно мощной, чтобы удовлетворить большинство ваших требований.
Процедура сборки
Для начала, сначала убедитесь, что для двух транзисторов 2N3055 установлены надлежащие радиаторы. Его можно изготовить следующим образом:
- Разрезать два листа алюминия размером 6/4 дюйма каждый.
- Согните один конец листа, как показано на рисунке. Просверлите отверстия соответствующего размера на изгибах, чтобы они могли надежно закрепляться на металлическом корпусе.
- Если вам трудно изготовить этот радиатор, вы можете просто купить его в местном электронном магазине, указанном ниже:
- Также просверлить отверстия для установки силовых транзисторов.Отверстия диаметром 3 мм, тип упаковки TO-3.
- Плотно закрепите транзисторы на радиаторах с помощью гаек и болтов.
- Подсоедините резисторы в перекрестном соединении напрямую к выводам транзисторов согласно электрической схеме.
- Теперь присоедините радиатор, транзистор, резистор в сборе к вторичной обмотке трансформатора.
- Закрепите всю сборку цепи вместе с трансформатором в прочном, хорошо вентилируемом металлическом корпусе.
- Смонтируйте выходные и входные гнезда, держатель предохранителей и т. Д. Снаружи в шкафу и подсоедините их соответствующим образом к монтажному блоку.
После завершения вышеуказанной установки радиатора вам просто нужно соединить несколько резисторов большой мощности и 2N3055 (на радиаторе) с выбранным трансформатором, как показано на следующей схеме.
Полная схема подключения
После завершения вышеуказанной проводки, пришло время подключить ее с аккумулятором 12 В 7 Ач, с лампой 60 Вт, подключенной к вторичной обмотке трансформатора.При включении результатом будет мгновенное освещение нагрузки с удивительной яркостью.
Здесь ключевым элементом является трансформатор, убедитесь, что трансформатор действительно рассчитан на 5 А, в противном случае выходная мощность может оказаться намного меньше ожидаемой.
Я могу сказать это по своему опыту, я построил это устройство дважды, один раз, когда я учился в колледже, и второй раз за последнее время в 2015 году. Хотя я был более опытным во время недавнего предприятия, я не мог получить удивительную силу, которая Я приобрел от моего предыдущего устройства.Причина была проста: предыдущий трансформатор представлял собой надежный трансформатор 9-0-9 В 5 А, изготовленный по заказу, по сравнению с новым, в котором я использовал, вероятно, 5 А с ложными характеристиками, который на самом деле составлял всего 3 А с его выходной мощностью.
Перечень запасных частей
Для строительства вам потребуются только следующие несколько компонентов:
- R1, R2 = 100 Ом /. 10 WATTS WIRET WOUND
- R3, R4 = 15 Ом / 10 WATTS WIRE WOUND
- T1, T2 = 2N3055 МОЩНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ (МОТОРОЛА).
- ТРАНСФОРМАТОР = 9 — 0 — 9 Вольт /8 ампер или 5 ампер.
- АВТОМОБИЛЬНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ = 12 Вольт / 10 Ач
- АЛЮМИНИЕВЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ = ВЫРЕЗАТЬ В ТРЕБОВАНИИ РАЗМЕРА.
- ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ШКАФ = ПО РАЗМЕРУ ВСЕГО СБОРКИ
Видео-тест Доказательство
Как его проверить?
- Испытания этого мини-инвертора выполняются следующим способом:
- Для целей тестирования подключите лампу накаливания мощностью 60 Вт к выходной розетке инвертора.
- Затем подключите полностью заряженный автомобильный аккумулятор 12 В к клеммам питания.
- Лампа на 60 ватт должна немедленно загореться ярко, указывая на то, что инвертор работает нормально.
- На этом завершается строительство и проверка цепи инвертора.
- Я надеюсь, что из приведенных выше обсуждений вы, должно быть, четко поняли, как создать инвертор, который не только прост в изготовлении, но и очень доступен каждому из вас.
- Может использоваться для питания небольших электроприборов, таких как паяльник, лампы CFL, небольшие переносные вентиляторы и т. Д.Выходная мощность будет составлять около 70 Вт и зависит от нагрузки.
- КПД этого инвертора составляет около 75%. Устройство может быть подключено к самой батарее вашего автомобиля, когда вы находитесь на улице, так что устраняется проблема с переносом дополнительной батареи.
Работа схемы
Функционирование этой мини-инверторной схемы довольно уникально и отличается от обычных инверторов, которые включают в себя ступень дискретного генератора для питания транзисторов.
Однако здесь две секции или два плеча цепи работают регенеративно.Это очень просто и может быть понято через следующие пункты:
Две половины схемы, независимо от того, насколько они согласованы, всегда будут представлять собой небольшой дисбаланс в параметрах, окружающих их, таких как резисторы, Hfe, витки обмотки трансформатора и т. Д.
Из-за этого обе половины не могут проводить вместе в одно мгновение.
Предположим, что верхние половинные транзисторы работают первыми, очевидно, что они будут получать свое напряжение смещения через нижнюю половинную обмотку трансформатора через R2.
Однако, в тот момент, когда они насыщаются и проводят полностью, все напряжение батареи вытягивается через их коллекторы на землю.
Это высасывает любое напряжение через R2 к их базе, и они немедленно прекращают проводку.
Это дает возможность нижним транзисторам проводить и цикл повторяется.
Таким образом, вся цепь начинает колебаться.
Базовые эмиттерные резисторы используются для фиксации определенного порогового значения, определяющего разрыв их проводимости, они помогают фиксировать базовый опорный уровень смещения базы.
Вышеупомянутая схема была вдохновлена следующим дизайном от Motorola:
ОБНОВЛЕНИЕ: Вы также можете попробовать это: 50-ваттная мини-инверторная схема
Выходная форма волны лучше, чем прямоугольная (разумно подходит для всех электронных приборов) ))
Конструкция печатной платы для описанной выше простой цепи инвертора 2N3055 (расположение на стороне гусеницы)
2) Использование IC 4047
Как показано выше, простой, но полезный маленький инвертор может быть построен с использованием одной IC 4047.IC 4047 — это универсальный одиночный генератор IC, который будет генерировать точные периоды включения / выключения на своем выходном выводе № 10 и № 11. Частота здесь может быть определена путем точного расчета резистора R1 и конденсатора C1. Эти компоненты определяют частоту колебаний на выходе микросхемы, которая, в свою очередь, устанавливает частоту 220 В переменного тока на выходе этой схемы инвертора. Он может быть установлен на 50 Гц или 60 Гц в соответствии с индивидуальными предпочтениями.
Батарея, mosfet и трансформатор могут быть модифицированы или модернизированы в соответствии с требуемой выходной мощностью преобразователя.
Для расчета значений RC и выходной частоты, пожалуйста, обратитесь к техническому описанию IC
Результаты видео испытаний
3) Использование IC 4049
Детали контакта IC 4049В этой простой схеме инвертора мы используйте одну микросхему 4049, которая включает в себя 6 вентилей NOT или 6 инверторов внутри. На приведенной выше схеме N1 —- N6 обозначают 6 вентилей, которые сконфигурированы как ступени генератора и буфера. Затворы NOT N1 и N2 в основном используются для каскада генератора, C и R можно выбирать и фиксировать для определения частоты 50 Гц или 60 Гц в соответствии со спецификацией страны
Остальные вентили N3-N6 настраиваются и конфигурируются как буферы и инверторы, чтобы конечный выходной сигнал приводил к созданию чередующихся импульсов переключения для силовых транзисторов.Конфигурация также гарантирует, что никакие ворота не останутся неиспользованными и простаивают, что в противном случае может потребовать, чтобы их входы были отключены отдельно через линию питания.
Трансформатор и батарея могут быть выбраны в соответствии с требованиями по мощности или спецификациями мощности нагрузки.
Выходной сигнал будет чисто прямоугольным.
Формула для расчета частоты имеет вид:
f = 1 / 1.2R,
, где R будет в омах, а F в фарадах
4) Использование IC 4093
IC 4093 выводовДовольно похоже В предыдущем инверторе NOT Gate простой инвертор на основе вентиля NAND, показанный выше, может быть построен с использованием одной микросхемы 4093.Затворы от N1 до N4 обозначают 4 затвора внутри микросхемы 4093.
N1 подключен в виде схемы генератора для генерации требуемых импульсов 50 или 60 Гц. Они соответствующим образом инвертируются и буферизируются с использованием оставшихся затворов N2, N3, N4, чтобы, наконец, доставлять поочередно частоту переключения через базы мощных BJT, которые, в свою очередь, переключают силовой трансформатор с поставляемой скоростью для генерирования требуемых 220 В или 120 В AC на выходе.
Хотя любая микросхема NAND Gate будет работать здесь, рекомендуется использовать IC 4093, поскольку она имеет триггерное устройство Шмидта, которое обеспечивает небольшое запаздывание при переключении и помогает создать своего рода задержку на переключающих выходах, гарантируя, что питание устройства никогда не включаются вместе даже на долю секунды.
5) Другой простой инвертор NAND Gate с использованием полевых МОП-транзисторов
Еще одна простая, но мощная конструкция инверторной схемы поясняется в следующих параграфах, которые могут быть созданы любым электронным энтузиастом и использоваться для питания большинства бытовых электроприборов (резистивные и нагрузки SMPS) ,
Использование пары усилителей влияет на мощный отклик схемы, включающей очень мало компонентов, однако прямоугольная конфигурация ограничивает устройство от нескольких полезных применений.
Введение
Расчет параметров MOSFET может показаться сопряженным с несколькими сложными шагами, однако, следуя стандартной схеме, заставить эти замечательные устройства работать непросто.
Когда мы говорим о инверторных схемах с выходными мощностями, полевые МОП-транзисторы обязательно становятся частью конструкции, а также основным компонентом конфигурации, особенно на выходных концах схемы.
Инверторные схемы, являющиеся фаворитами этих устройств, мы обсудили бы одну такую конструкцию, включающую МОП-транзисторы для питания выходного каскада схемы.
Обращаясь к диаграмме, мы видим очень базовую конструкцию инвертора, включающую каскад прямоугольного генератора, каскад буфера и выходной каскад мощности.
Использование единой ИС для генерации требуемых прямоугольных волн и для буферизации импульсов, в частности, облегчает создание конструкции, особенно для нового электронного энтузиаста.
Использование IC 4093 вентилей NAND для схемы генератора
Микросхема 4093 представляет собой четырехсторонний логический элемент триггера Шмидта, один NAND подключается в качестве нестабильного мультивибратора для генерации импульсов базового квадрата.Значение резистора или конденсатора можно регулировать для получения импульсов частотой 50 или 60 Гц. Для приложений 220 В необходимо выбрать опцию 50 Гц и 60 Гц для версий 120 В.
Выход из вышеприведенного каскада генератора связан с парой дополнительных затворов NAND, используемых в качестве буферов, чьи выходы в конечном итоге заканчиваются затвором соответствующих полевых МОП-транзисторов.
Два вентиля NAND соединены последовательно, так что два модуля получают попеременно логические уровни от ступени генератора и поочередно переключают полевые МОП-транзисторы для создания желаемой индукции во входной обмотке трансформатора.
Коммутация Mosfet
Вышеуказанное переключение MOSFET заполняет весь ток батареи внутри соответствующих обмоток трансформатора, вызывая мгновенное повышение мощности на противоположной обмотке трансформатора, где в конечном итоге выводится нагрузка.
МОП-транзисторы способны выдерживать более 25 ампер тока, а диапазон довольно большой и поэтому становится подходящим приводным трансформатором с различными характеристиками мощности.
Это всего лишь вопрос модификации трансформатора и батареи для создания инверторов разных диапазонов с разной выходной мощностью.
Перечень запасных частей для приведенной выше схемы 150-ваттного инвертора:
- R1 = 220 кОм, необходимо установить для получения требуемой выходной частоты.
- R2, R3, R4, R5 = 1K,
- T1, T2 = IRF540
- N1-N4 = IC 4093
- C1 = 0,01 мкФ,
- C3 = 0,1 мкФ
TR1 = 0-12 В на входной обмотке , ток = 15 А, выходное напряжение в соответствии с требуемыми характеристиками
Формула для расчета частоты будет идентична формуле, описанной выше для IC 4049.
f = 1 / 1.2R. где R = R1 установленное значение и C = C1
6) Использование IC 4060
Если в вашем электронном блоке мусора есть одна микросхема 4060, а также трансформатор и несколько силовых транзисторов, вы, вероятно, все готовы создать Ваша простая схема силового инвертора с использованием этих компонентов. Базовая конструкция предлагаемой схемы инвертора на основе IC 4060 может быть представлена на приведенной выше схеме. Принципиальная схема в основном та же: мы используем IC 4060 в качестве генератора и устанавливаем его выход для создания поочередно импульсов включения-выключения через ступень транзистора BC547 инвертора.
Как и IC 4047, для IC 4060 требуются внешние RC-компоненты для настройки выходной частоты, однако выход IC 4060 ограничен 10 отдельными выводами в определенном порядке, в котором выход генерирует частоту со скоростью, в два раза превышающей своей предыдущей распиновки.
Несмотря на то, что вы можете найти 10 отдельных выходов с частотой удвоения частоты на выходных выводах микросхемы, мы выбрали вывод № 7, поскольку он обеспечивает самую быструю частоту среди остальных и, следовательно, может выполнить это, используя стандартные компоненты для RC. сеть, которая может быть легко доступна для вас, независимо от того, в какой части земного шара вы находитесь.
Для расчета значений RC для R2 + P1 и C1 и частоты вы можете использовать формулу, как описано ниже:
Или другой способ — через следующую формулу:
f (osc) = 1 / 2,3 x Rt x Ct
Rt в омах, Ct в фарадах
Более подробную информацию можно получить из этой статьи
Вот еще одна крутая идея DIY-инвертора, которая чрезвычайно надежна и использует обычные детали для выполнения конструкции инвертора большой мощности, и может быть повышен до любого желаемого уровня мощности.
Давайте узнаем больше об этой простой конструкции
7) Простейший 100-ваттный инвертор для новичков
Схему простого 100-ваттного инвертора, обсуждаемого в этой статье, можно считать наиболее эффективным, надежным, простым в сборке и мощным инвертором. дизайн. Он эффективно преобразует любые 12 В в 220 В с использованием минимальных компонентов.
Введение
Идея была опубликована много лет назад в одном из журналов по электронике elecktor. Я представляю ее здесь, чтобы вы все могли создавать и использовать эту схему для своих личных приложений.Давайте узнаем больше.
Предложенная простая схема 100-ваттного инвертора была опубликована довольно давно в одном из электронных журналов Elektor, и, по моему мнению, эта схема является одной из лучших разработок инверторов, которые вы можете получить.
Я считаю его лучшим, потому что дизайн хорошо сбалансирован, хорошо рассчитан, использует обычные детали, и если все сделано правильно, все заработает мгновенно.
Эффективность этой конструкции составляет около 85%, что хорошо, учитывая простой формат и низкие затраты.
Использование нестабильного транзистора в качестве генератора 50 Гц
По сути, вся конструкция построена вокруг нестабильной мультивибрационной ступени, состоящей из двух маломощных транзисторов общего назначения BC547, а также связанных с ними частей, состоящих из двух электролитических конденсаторов и некоторых резисторов.
Эта ступень отвечает за генерацию базовых импульсов частотой 50 Гц, необходимых для запуска работы преобразователя.
Вышеуказанные сигналы имеют низкий уровень тока и, следовательно, должны быть подняты на несколько более высоких порядков.Это сделано драйвером транзисторов BD680, которые по своей природе являются дарлингтонскими.
Эти транзисторы получают сигналы малой мощности 50 Гц от ступеней транзистора BC547 и поднимают их при более высоких уровнях тока, чтобы их можно было подавать на выходные транзисторы.
Выходные транзисторы представляют собой пару 2N3055, которые получают усиленный ток привода на своих основаниях от вышеупомянутой ступени драйвера.
Транзисторы 2N3055 в качестве силовой ступени
Таким образом, транзисторы 2N3055 также приводятся в действие при высоком насыщении и высоких уровнях тока, которые попеременно накачиваются в соответствующие обмотки трансформатора и преобразуются в требуемые 220 В переменного тока на вторичной обмотке трансформатора.
Перечень запасных частей для вышеописанной простой 100-ваттной инверторной схемы
- R1, R2 = 27K, 1/4 Вт 5%
- R3, R4, R5, R6 = 330 Ом, 1/4 Вт 5%
- R7 , R8 = 22 Ом, 5 Вт WATT WIDE WYT TYPE
- C1, C2 = 470 нФ
- T1, T2 = BC547,
- T3, T4 = BD680, OR TIP127
- T5, T6 = 2N3055,
- D1, D2 = 1N5402
- ТРАНСФОРМАТОР = 9-0-9 В, 5 АМР
- АККУМУЛЯТОР = 12 В, 26 АЧ,
Радиатор для T3 / T4 и T5 / T6
Технические характеристики:
- Выходная мощность: 100 Вт, если одиночные 2n3055 транзисторы используются на каждом канале.
- Частота: 50 Гц, прямоугольная волна,
- Входное напряжение: 12 В при 5 А для 100 Ватт,
- Выходное напряжение: 220 В или 120 В (с некоторыми настройками)
Из приведенного выше обсуждения вы можете почувствовать себя полностью осведомленным относительно как построить эти 7 простых цепей инвертора, сконфигурировав данную базовую схему генератора со ступенью BJT и трансформатором, и включив очень простые детали, которые могут уже существовать у вас или быть доступными, спасая старую собранную плату ПК.
Как рассчитать резисторы и конденсаторы для частот 50 Гц или 60 Гц
В этой транзисторной схеме инвертора конструкция генератора построена с использованием транзисторной нестабильной цепи.
В основном резисторы и конденсаторы, связанные с базами транзисторов, определяют частоту выходного сигнала. Несмотря на то, что они правильно рассчитаны для получения частоты приблизительно 50 Гц, если вы заинтересованы в том, чтобы настроить выходную частоту в соответствии с собственными предпочтениями, вы можете легко сделать это, рассчитав их с помощью калькулятора транзисторных нестабильных мультивибраторов .
Универсальный двухтактный модуль
Если вы хотите создать более компактную и эффективную конструкцию, используя простую двухпроводную двухтактную конфигурацию трансформатора, то вы можете попробовать следующую пару концепций
. IC 4047, а также несколько p-канальных и n-канальных МОП-транзисторов:
Если вы хотите использовать какой-либо другой каскад осциллятора в соответствии с вашими предпочтениями, в этом случае вы можете применить следующую универсальную конструкцию.
Это позволит вам интегрировать любой желаемый каскад генератора и получить требуемый двухтактный выход 220 В.
Кроме того, он также имеет встроенную автоматическую смену ступени зарядного устройства.
Преимущества простого двухтактного инвертора
Основные преимущества этого универсального двухтактного инвертора:
- В нем используется 2-проводной трансформатор, что делает конструкцию высокоэффективной с точки зрения размера и выходной мощности.
- Он включает в себя переключение с зарядным устройством, которое заряжает аккумулятор при наличии сети, а при сбое в сети переключается в инверторный режим с использованием той же батареи, чтобы вырабатывать предполагаемое 220 В из батареи.
- Используются обычные p-канальные и N-канальные MOSFET без какой-либо сложной схемы.
- Это дешевле и эффективнее, чем аналог центрального крана.
Для опытных пользователей
Выше было объяснено несколько простых схем инвертора, однако, если вы думаете, что они довольно просты для вас, вы всегда можете изучить более продвинутые проекты, которые включены в этот сайт.Вот еще несколько ссылок для вашей справки:
Дополнительные проекты инверторов для вас с полной онлайн-справкой!
О Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!
Сделай сам Инжиниринг
С помощью eGift вы можете мгновенно отправить отличный курс другу или близкому человеку по электронной почте. Все просто:
- Найдите курс, который вы хотели бы получить в eGift.
- В разделе «Выберите формат» нажмите «Загрузка видео» или «Загрузка аудио».
- Нажмите «Отправить электронный подарок»
- Заполните детали на следующей странице. Вам понадобится адрес электронной почты вашего друга или члена семьи.
- Продолжайте оформлять заказ как обычно.
После того, как вы оплатили свой заказ, ваш друг или близкий человек получит электронное письмо с уведомлением о том, что у них есть подарок, ожидающий их на TheGreatCourses.com. Этот подарок будет добавлен в их My Digital Library, когда они войдут в систему и нажмут, чтобы выкупить его.
Почему мне нужно указать адрес электронной почты получателя?
Мы отправим этому человеку электронное письмо, чтобы уведомить его о вашем подарке.
Если они уже являются клиентами, они смогут добавить подарок в свою цифровую библиотеку и мобильные приложения.
Если они еще не являются клиентами, мы поможем им создать новую учетную запись, чтобы они могли наслаждаться своим курсом в своей «Моей цифровой библиотеке» или с помощью наших бесплатных мобильных приложений.
Как мой друг или член семьи узнает, что у них есть подарок?
Они получат письмо от The Great Courses с уведомлением о вашем eGift. Электронное письмо направит их на TheGreatCourses.com.
Что если мой друг или член семьи не получит письмо?
Если уведомление по электронной почте отсутствует, сначала проверьте папку «Спам».В зависимости от вашего провайдера электронной почты, он может быть ошибочно помечен как спам. Если он не найден, обратитесь в службу поддержки клиентов по электронной почте ([email protected]) или позвоните по телефону 1-800-832-2412 для получения помощи.
Как я узнаю, что они получили мой электронный подарок?
Когда получатель нажимает на свою электронную почту и использует свой eGift, вы автоматически получите уведомление по электронной почте.
Я не хочу отправлять загрузки. Как мне подарить DVD или CD?
eGifting распространяется только на цифровые продукты.Чтобы приобрести версию курса на DVD или CD и отправить ее другу, позвоните в службу поддержки по телефону 1-800-832-2412 для получения помощи.
Ой! Получатель уже владеет курсом, который я подарил. Что теперь?
Великие умы думают одинаково! Мы можем обменять курс eGifted на другой курс равной ценности. Пожалуйста, позвоните в отдел обслуживания клиентов по телефону 1-800-832-2412 для помощи.
Можно ли в будущем выбрать дату для отправки моего электронного подарка?
К сожалению, эта функция еще не доступна.Мы работаем над тем, чтобы добавить его в будущем.
Что если электронное письмо, связанное с eGift, не для моей обычной учетной записи Great Course?
Пожалуйста, свяжитесь со службой поддержки по электронной почте ([email protected]) или позвоните в нашу службу поддержки по телефону 1-800-832-2412 для получения помощи. У них есть возможность обновить адрес электронной почты.
При покупке подарка для кого-то, почему я должен создать учетную запись?
Это сделано по двум причинам. Во-первых, вы можете отслеживать покупку заказа в разделе «История заказов», а также позволить нашей службе поддержки клиентов отслеживать вашу покупку и человека, который ее получил, если возникнет такая необходимость.
Могу ли я вернуть или обменять подарок после его покупки?
Поскольку подарок отправлен немедленно, он не может быть возвращен или обменен лицом, дающим подарок. Получатель может обменять подарок на другой курс равной или меньшей стоимости или заплатить разницу за более дорогой предмет
,стоит дешевый сварщик инвертор стоит?
Мы все видели, как продаются дешевые сварщики из обычных онлайн-источников, небольшие сварочные аппараты с инверторным стержнем по очень привлекательной цене. Но они хороши? Когда в моем местном супермаркете был один из проходов с предложениями, я сделал решающий шаг и положил его в корзину вместе с обычным недельным запасом Marmite. Это было какое-то время в начале года.
Продает ли ваш супермаркет сварщиков?
Моя рабочая зона сварщика из супермаркета.То, что я купил у моего местного Aldi, было Workzone WWIW-80, устройство 80 A, которое стоило мне где-то чуть более 60 фунтов стерлингов (около 75 долларов), и поставлялось со сварочными выводами и довольно плохим защитным экраном. Немецкие сети дисконтных супермаркетов специализируются на периодических предложениях на все виды интересных вещей, поэтому очень похожая единица была также продана с брендом Parkside от их конкурента Lidl. Эти небольшие инверторные сварщики достаточно универсальны, поэтому их можно найти с различными марками и спецификациями по более низкой цене в Интернете, если вы не возражаете отказаться от щедрой 3-летней гарантии Aldi.Самый дешевый, который я видел, был около 35 фунтов или 44 долларов, но в эту цену входил только инвертор без сварочных проводов.
Как рабочий кузнец, мой папа с 90-х годов работал на сварщиках с инверторным управлением высокого качества, поэтому моя система отсчета основана на этом. Он попробовал один из первых крошечных инверторов, когда они впервые появились на рынке в последнее десятилетие, но он не мог удовлетворить требования профессионального сварщика и был упакован. Таким образом, у меня не было больших ожиданий от этого устройства, но мне нужен был один из них, и за такую цену он стоил того.Я использовал его для тяжелых сварочных работ общего назначения, ремонта деталей сельскохозяйственной техники и фитингов, а также переоборудования некоторых ступеней на узкой лодке из пластины толщиной 7 мм. Он хорошо себя зарекомендовал в этих задачах, поскольку я не являюсь квалифицированным сварщиком, и моя работа не самая чистая, но она позволяет мне выполнять удовлетворительную работу.
Как работают эти сварщики?
Это стержневой шов на трубе толщиной 1 мм с использованием стержня 2,5 мм при 40 А. Это не лучшая сварка, которую вы когда-либо видели, но что кто-то с моим ограниченным навыком может сделать это, я нахожу удивительнымПрошло много времени с тех пор, как инверторные сварочные аппараты были новыми, поэтому, возможно, меньшее количество читателей будет использовать сварочные аппараты переменного тока, чем когда-либо раньше. Для меня это сравнение гладкости, мой относительный недостаток сварочных навыков проявляется в том, что найти инвертор не так просто, как у моего отца, но поразить дугу, но как только эта дуга началась, ее намного легче нарисовать и контролировать , Я могу гораздо легче заполнять отверстия сварным швом с помощью сварщика с инвертором, а лучший контроль тока означает, что мне легче справляться с более легкой работой, когда кто-то из моих способностей обычно лучше справляется со сварщиком MIG.
Чтобы продемонстрировать это, я решил немного увеличить предел и попробовать сварщик Workzone с несколькими отрезками квадратной трубы толщиной 1 мм из моего мусорного бака makerspace. Это были ножки офисного стола, и они были тем типом склада, который раздвигал границы любого сварщика. Поскольку это относительно небольшой сварочный аппарат, я использую его с 2,5-миллиметровыми стержнями, которые, как и следовало ожидать, будут успешно проделывать отверстие в стенке трубки диаметром 1 мм при более высоких токах. Вот почему вы обычно используете MIG для таких задач, как эта, и на самом деле при 80 А я был вознагражден чем-то ближе к резке, чем сварке.Набрав ток до 40 А, я мог бы легко восстановить отверстие, и при попытке соединить две детали под прямым углом я мог бы получить гладкий шов с хорошей целостностью. Для меня способность сваривать этот материал — не что иное, как удивление, поскольку мне никогда не удавалось сделать это на таком тонком металле с помощью сварщика палкой. Это почти толщина кузова автомобиля, я никогда бы не подумал, что даже инвертор может приблизиться. Кроме того, стоит сказать, что поддерживать дугу на уровне всего лишь 40 А немного сложнее.
… И каковы их ограничения?
Я тогда описал свою рабочую зону как способного маленького сварщика, который хорошо помог мне в работе, для которой я ее использовал, и которая даже удивила меня своими возможностями. В чем его недостатки и как у сварщиков, если они настолько хороши, почему существуют лучшие сварщики?
Я в порядке с держателем электрода, но зажим заземления может быть более существенным.С точки зрения конструкции эти устройства, как правило, достаточно надежны для серьезных случайных пользователей.Прочный корпус из листового металла с приличными охлаждающими отверстиями и вентилятором для предотвращения перегрева, а также латунные фиксаторы для проводов. В них нет ничего особенного, если вы привыкли к другим импульсным источникам питания: обычной электронике и тороидальному трансформатору. Выводы весьма существенны, и при проверке оказалось, что медные провода, а не алюминий, как я боялся, и потому что это было продано через европейского дистрибьютора, все имеет маркировку европейских стандартов. Если вы купите аналогичного сварщика из интернет-источника, он может не иметь этих разрешений, поэтому остерегайтесь приборов со слабыми стандартами безопасности.
Отличие их от профессиональных сварщиков заключается в их рабочем цикле и, возможно, в некоторых случаях в их заявленных мощностях. Это не тот сварщик, которого вы бы использовали для крупномасштабного изготовления или строительства кораблей, это тот, который вы держите в магазине для коротких сварочных работ, или, возможно, у вас есть легкий и портативный резервный инструмент для работ, где ваш сварщик в цехе работает. слишком большой, чтобы добраться до Если бы я рискнул догадаться о том, почему сломался маленький сварщик инвертора моего отца, я бы положил руку на рабочий цикл: требования кузнеца, подходящего для работы на месте, были, вероятно, слишком большими для него.Так что, если вы случайный сварщик, это будет хорошо, но если вы используете его постоянно, это может стоить потратить немного больше.
Тогда есть некоторые оптимистичные спецификации, приведенные для сварщиков с небольшим количеством инверторов. Устройство Workzone сравнительно скромно в своей емкости при 80 А, но нередко можно увидеть, что подобные модели претендуют на способность до 200 А. Когда что-то, что стоит всего несколько десятков долларов, является многообещающими мощностями, которые кажутся нереальными для него. цена, не исключено, что использование пределов ускорит его кончину.Вы получаете то, за что платите, и, возможно, если ваши потребности переместятся в более существенные течения, это вознаградит вас заплатить немного больше.
Среди читателей Hackaday будут люди, чьи навыки сварки намного превосходят меня, а также множество людей с опытом подобных дешевых сварщиков с инверторным управлением. Я надеюсь, что обмен опытом поможет вам решить, стоит ли попробовать одно из этих устройств, и, как всегда, было бы здорово услышать ваше мнение в комментариях.
,СхемаПринципиальная схема сварочного аппарата малого инверторного типа (ZX7120-250)
Технический параметр
Модель | ARC 2000 ARC200 | ARC180 | ARC160 | ARC140 | ARC120 | ||||||
Входное напряжение | 50 / 60Hz | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 9185 1 ~ 230 В ± 10% | 9 0003 1 ~ 230 В ± 10% | 1 ~ 230 В ± 10% | 1 ~ 230 В ± 10% | 1 ~ 230 В ± 10% | 1 ~ 230 В ± 10% |
входной ток | Макс.46A | Макс.42A | Макс.36.8A | Макс.30A | Макс.26.8A | Макс. | |||||
Напряжение холостого хода | 80 В | 80 В | 80 В | 80 В 80В | |||||||
КПД | 85% | 85% | 85% | 85000 85000 85000 % | 85% | ||||||
Входная мощность 900 04 | Макс.9 кВт | Макс.6.6 кВт | Макс.5.8 кВт | Макс.5 кВт | Макс.4.1 кВт |
| |||||
Текущий диапазон | 10-250A | 10-200A | 10-180A |
10-140A | 10-120A | ||||||
Рабочий цикл | 35% @ 250A 60% @ 180A | @ 200A 60% @ 160A | 35% @ 180A 60% @ 140A | 35% @ 160A 60% @ 120A | 35% @ 140A 60% @ 110A | 35% @ 120A 60% @ 100A | 1.5-5мм | 1,5-5мм | 1,5-4мм | 1,5-4мм | 1,5-3,2 мм | 1,5-3,2 мм |
1. Технология инвертора IGBT: использование усовершенствованной технологии инвертора, которая характеризуется — сверхмощным сварочным аппаратом с меньшими размерами и меньшим весом (4.9 кг), но также гарантируют высокий коэффициент использования энергии .
2. Легкий и удобный: Конструкция с учетом портативности и использования вне помещения, ручка (или плечевой ремень) сверху позволяет переносить устройство в любом месте. Это идеальные машины, подходящие для небольших строительных работ , обивка, высотные работы, полевые работы, ремонт и домашний мастер.
3. Горячий запуск: Дает легкое идеальное инициирование дуги.
4. Вентилятор с охлаждением: двойной вентилятор сводит к минимуму потребление частиц, улучшает рабочий цикл, производительность сварки и продлевает срок службы.
5. Горячий запуск: для бесперебойного зажигания дуги. напряжение, перегрузки по току, перегрева, безопасно и надежно.
7. Он будет работать легко с 4-миллиметровым прутом в течение длительного времени и будет работать с 5-миллиметровым прутом в норме. и покрытый целлюлозой электрод.
Упаковка:
Одна печатная плата в одной коробке из пенопласта (33x21x14 см), 2 коробки из пенопласта в одной коробке (35x22x29 см).
Загрузка кол-во: 2500pcs / 20GP; 6090pcs / 40HQ
Пена коробка упаковки | |||
размер коробки пены | 33x21x14cm | ||
Размер коробки | 35x22x29 см | ||
G.W / CTN | 3-6кг | ||
20 футов (шт.) | 2500шт / 1250 сотн | ||
( 6090pcs / 3045ctns | |||
или размер размещения.
* Обеспечить обслуживание OEM и обслуживание этикеток.
* Можно упаковать согласно вашему запросу.
* Может сделать внутреннюю коробку и внешнюю коробку как ваш запрос.
Часто задаваемые вопросы
В: Как мы сохраняем наши цены конкурентоспособными?
A: У нас есть отношения с большим количеством поставщиков, и мы можем найти лучший источник материалов, чтобы постоянно экономить ваши затраты, соответствовать вашему графику разработки, удовлетворять ваши потребности в макетировании или массовом производстве.
Q: Не могли бы вы предложить форму A или C / O?
A: Это не проблема. Мы можем подготовить соответствующие документы в отделе внешних дел или в
другой офис, чтобы подать заявку на этот сертификат.
В: Вы фабрика или торговая компания?
A: Мы фабрика, мы предоставляем услуги OEM.
В: Где ваша фабрика?
A: Yongkang City, Чжэцзян, Китай
Q: Какой у вас сертификат?
A: CE и CCC, все виды сертификатов могут поставляться на основе большого количества закупок.
В: Сколько времени займет запрос образцов?
A: Вообще говоря, через 3 рабочих дня после получения оплаты.
Q: Каково ваше время выполнения для массовых продуктов, таких как 5000 единиц на единицу?
A: это около 15-35 дней после получения авансового платежа.
Q: Каковы ваши условия оплаты?
A: T / T, наличными, Western Union или L / C.
В: Каков ваш рынок в регионе?
A: Наши рынки по всему миру на каждом шагу, у нас более 10 лет опыта в этой отрасли.
Q: Какова ваша основная линия продуктов?
A: В основном мы производим инверторные дуговые сварочные аппараты, сварочные аппараты TIG, перемычки и стартеры. и т.д.
Q: Какая у вас гарантия?
A: Это 12 месяцев. Обычно мы поставляем некоторые запасные части для ремонта заказчику со следующим заказом, если он неисправен.
свяжитесь с нами
,