Инверторный сварочный аппарат своими руками

Инверторный сварочный аппарат своими руками

Описываю строительство собственного дома и приусадебные дела. Сад и огород. Самоделки.

• Home
• /
• Сделал сам
• /
• Сварочный инвертор своими руками

Сварочный инвертор своими руками

• By : Admin
• 21 февраля 2011
• Category : Сделал сам
• Tags: сварочный инвертор, своими руками

Пока зима и на улицу вылазить не хочется. До -25 градусов однако. Зато солнечно каждый день. Прикольно. Дома тепло и солнце светит в окно. Начал не спеша собирать сварочный инвертор. Собрать сварочный инвертор своими руками я собирался уже давно, но все времени не было. Зимой свободного времени появляется больше и потому больше свободы для творчества. Цены на сварочные инверторы в магазинах города весьма приличные. Аппарат мне нужен простой для редких дачных работ. Есть вариант купить самый дешевый китайский аппарат, но он будет на много хуже самодельного инвертора за те же деньги. Да и люблю я собирать своими руками что-нибудь. Сначала хотел сделать трансформаторный сварочник, но сам халявный магнитопровод для изготовления трансформатора ни как не попадался, а покупать его совсем не хочется ибо он цены не малой, а за что собственно, чтобы собрать гавеный сварочник. Не, так не пойдет.

Присмотрелся к современным сварочным инверторам, а что собственно не так уж все и сложно. Вес конструкции легче в целом получиться. Да и нагрузка у инверторов на и без того «просевшую» дачную электросеть ниже. За основу взял схему сварочного инвертора типа резонансный мост господина Негуляева, который в народе окрестили негуляйником.

Две его книжки «Сварочный инвертор — это просто» и «Сварочный инвертор — это просто Часть 2» в PDF формате можно без проблем скачать в Интернет. Введите в поисковике запрос : «Сварочный инвертор — это просто Негуляев» или что-то типа того.

Кликните по схеме, чтобы посмотреть ее в полном размере.

Я не буду здесь писать тоже самое, что вы и так можете прочитать в книгах упомянутых выше. Потому за подробностями в книгу. В интернете многие спецы хаят Негуляева и его изобретение. В основном все сводиться к тому, что можно сделать круче. А мне не надо круче. Типа вот, например, лучше использовать специальные современные драйверы для IGBT. А я не хочу за них платить лишние деньги. То сам инвертор этот не резонансный, а квазирезонансный, а может все таки резонансный? Схема в любом случае рабочая. Достаточно надежная. Позволяет снимать 200 — 250 ампер.

Начал собирать. Составил список деталей и отправился по магазинам. Оказалось, что не все так просто и даже в магазинах радиокомпонентов Санкт-Петербурга нет большинства необходимых деталей. IGBT IRG4PC50UD транзисторов для моста не оказалось в Микронике. В Симитроне есть, но продажа только юридическим лицам. В Мегаэлектронике тоже плохо и в лучшем случае только под заказ. В Чип и Дип есть, но как всегда в лучших традициях магазина по тройной цене. Та же история и с выходными силовыми диодами 150EBU04 и особенно с ферритом.

Долго искал компоненты в магазинах. У китайцев (заказ через интернет с бесплатной доставкой) кроме наличия всего необходимого, там меня радует и цена. Даже при заказе у продавцов с платной доставкой все равно получается намного дешевле чем у нас в интернете или в реальном магазине. Подумал, зачем я буду добывать компоненты под заказ. Ждать по две недели этих заказов. Потом ехать забирать их в разные места. Переплачивать. В Китае я получу все гораздо дешевле (по крайней мере то что я хотел) и посылка придет почти мне в руки (почта в трех минутах ходьбы от моего дома).

Посылка пришла довольно быстро. Все было очень хорошо упаковано и пришло в целости и сохранности. Пока ждал эту посылку, спаял из своих старых запасов генератор. Вот эту часть схемы.

Оставалось только воткнуть в кроватку микросхему UC3825N. Вот что получилось.

Затем намотал дроссель Др.3. для умножителя напряжения 15 витков монтажного провода желательно 1 кв. мм. на ферритовом кольце 28x16x9 2000HM1. Мотал самодельный из двух ШВВП 0.5 кв. мм. снята заводская изоляция и они скручены вместе. Затем восстановлена изоляция пвх изолентой. После намотки обмотка покрыта лаком.

Изготовление трансформатора Тр.3 заняла больше времени, так как обмотка отказывалась умещаться. Вроде и провод взял меньшего диаметра чем автор уже не раз упомянутой книги.

Удалось намотать 26 витков на ферритовом кольце 28x16x9 2000HM1 , что в принципе достаточно (25-30 витков необходимо). Использовал то что было под рукой, а именно 6-ти жильный CQR, сняв общую изоляцию.

Удобно, каждая обмотка получается своего цвета. Рекомендую все же использовать МГТФ у него изоляция понадежнее.

Резонансный конденсатор собрал из шести отечественных конденсаторов К78-2 0,15 мкФ / 1000В. общей емкостью 0,225 мкФ / 2000 В.

Это ответственный узел и его нельзя ваять из чего попало. На фото составного конденсатора виден один резистор на 150 КилоОм, позже был добавлен еще один такой же. (Каждый параллельно своей линейки конденсаторов.)

Входной конденсатор на 5 мкФ 450В специально для переменного тока будет у меня не малого размера.
У него предусмотрено удобное крепление под болт.

Ферритовые кольца (хоть в книге про то и не сказано) рекомендуется надеть на выводы, подключенные к выходным диодам Д3 и Д5 150EBU04, выходного трансформатора Тр.1, дабы исключить выбросы, которые могут прикончить дорогостоящие ебушки (Д3 и Д5 150EBU04).

Так же параллельно им (Д3 и Д5 150EBU04) не помешает поставить трансилы (защитный диод) типа 1.5KE350CA.

Если вдруг случиться так, что погорят ваши ебушки, не спешите их выкидывать. Дело в том, что 150ebu04 это составной диод и состоит из двух запараллеленных кристаллов на 75 ампер каждый.

Часто бывает, что сгорает только один из них. Необходимо пропилить по середине тот вывод на котором имеются зубцы для припайки. Пилить необходимо до тех пор пока не углубитесь в сам корпус компонента на миллиметр. В результате если повезет получите довольно мощный диод на 75 ампер.

Сам мост сварочного инвертора на четырех IGBT транзисторах IRG4PC50UD получился таким.

Транзисторы расположены с другой стороны платы к ним будет прикреплен радиатор с кулерным охлаждением (вентилятор). Дорожки дополнительно усилены медным проводником миллимитрового сечения.

Для изготовления силового трансформатора Тр.1 и резонансного дросселя Др.1 использую феррит фирмы Epcos сердечник E65 №87 (приблизительный отечественный аналог 20×28 2200HMC). По одному сердечнику на трансформатор и на дроссель. На выходе сварочного инвертора 160 Ампер потянет.

В такой упаковке, как на фото, пришел мне в посылке.

На термореле наткнулся случайно, зайдя в магазин газового оборудования. В котором торговали всякими газовыми котлами и простыми колонками. Там же продавали запчасти к этому самому газовому оборудованию. Гляжу лежит на витрине термореле KSD301, как раз на 90 градусов как я и хотел. Запас по току на много больше чем мне нужно. Стоил если не ошибаюсь 30 рублей за штуку, но точно не больше.

Купил две штуки. Одну поставлю на радиатор с IGBT транзисторами IRG4PC50UD, а другую на радиатор с выходными силовыми диодами 150EBU04. Сами терморелюхи можно подключить в разрыв провода по которому идет управляющий сигнал к входному реле 12В 30А.

Входное реле 30А 12В у меня уже имелось в запасе. Тем у кого нет для экономии советую приобретать его в магазинах для отечественных автомобилей. Там реле с такими характеристиками будет стоить на порядок дешевле чем в магазине радиокомпонентов. Например, недавно был в автомагазине для автомобилей ГАЗ и видел подходящее реле российского производства всего за 50 рублей.

Купить радиодетали для сварочного инвертора можно в Китае через интернет с бесплатной доставкой . Там практически все есть:

Инверторный сварочный аппарат своими руками

Хотим сегодня предложить вам схему самодельного сварочного инвертора, который вы если постараться сумеете собрать своими руками. Макс потребляемый ток — 32 ампера, 220 в. Ток сварки — Примерно 250 ампер, это достаточно чтобы без проблем варить электродом 5-кой, длина дуги 1 см, переходящим больше 1 см в низкотемпературную плазму. КПД источника на уровне заводских, а может и лучше (имеется в виду инверторные).

Сразу хотим вас предупредить что собрать инвертор не очень простое дело и под силу человеку уже державшему ранее паяльник в руках. Поэтому если вы не относитесь к их числу рекомендуем приобрести хорошо зарекомендовавший себя инвертор сварог модели ARC однофазные аппараты, рассчитанные на 160-200 А, так и промышленные трехфазные модели, имеющие максимальную мощность сварочного тока от 250 до 630 А. Эти модели отличаются высоким значением КПД, портативностью, низкой энергоемкостью, стабильностью горения дуги

На рисунке 1 приведена схема блока питания для сварочного.

Рис.1 Принципиальная схема блока питания

Трансформатор намотан на феррите Ш7х7 или 8х8
Первичка имеет 100 витков провода ПЭВ 0.3мм
Вторичка 2 имеет 15 витков провода ПЭВ 1мм
Вторичка 3 имеет 15 витков ПЭВ 0.2мм
Вторичка 4 и 5 по 20 витков провода ПЭВ 0.35мм
Все обмотки необходимо мотать во всю ширину каркаса, это дает ощутимо более стабильное напряжение.

Рис.2 Принципиальная схема сварочного инвертора

На рисунке 2 — принципиальная схема инвертора. Частота — 41 кГц, но можно испытать и 55 кГц. Трансформатор на 55кгц тогда 9 витков на 3 витка, для увеличения ПВ трансформатора.

Трансформатор на 41кгц — два комплекта Ш20х28 2000нм, зазор 0.05мм, газета прокладка, 12вит х 4вит, 10кв мм х 30 кв мм, медной лентой (жесть) в бумаге. Обмотки трансформатора намотаны из медной жести толщиной 0.25 мм шириной 40мм обернутые для изоляции в бумагу которую используют в касовых аппратах. Вторичная обмотка наматывается из 3 х слоев жести (бутерброд) разделенных между собой фторопластовой лентой, для изоляции,Чтобы получить лучшую проводимость высоко- частотных токов, контактные концы вторичной обмотки на выходе трансформатора спаяны вместе.
Дроссель L2 намотали на сердечнике Ш20х28, феррит 2000нм, 5 витков, 25 кв.мм, зазор 0.15 — 0.5мм (два слоя бумаги от принтера). Токовый трансформатор – датчик тока два кольца К30х18х7 первичка продетый провод через кольцо , вторичка 85 витков провод сечением 0.5мм.

Сборка сварочного

Намотка трансформатора

Намотку трансформатора нужно делать с помощью медной жести толщиной 0.3мм и шириной 40мм, ее нужно обернуть термобумагой от кассового аппарата толщиной 0.05мм, эта бумага прочная и не так рвется как обычная при намотке трансформатора.

Вы скажите, а почему не намотать обычным толстым проводом, а нельзя потому что этот трансформатор работает на высокочастотных токах и эти токи вытесняются на поверхность проводника и середину толстого провода не задействует, что приводит к нагреву, называется это явление Скин эффект!

И с ним надо бороться, просто надо делать проводник с большой поверхностью, вот тонкая медная жесть этим и обладает она имеет большую поверхность по которой идет ток, а вторичная обмотка должна состоять из бутерброда трех медных лент разделенных фторопластовой пленкой, она тоньше и обернуты все эти слои в термобумагу. Эта бумага обладает свойством темнеть при нагреве, нам это не надо и плохо, от этого не будет пускай так и останется главное, что не рвется.

Можно намотать обмотки проводом ПЭВ сечением 0.5…0.7мм состоящих из нескольких десятков жил, но это хуже, так как провода круглые и состыкуются между собой с воздушными зазорами, которые замедляют теплообмен и имеют меньшую общую площадь сечения проводов вместе взятых в сравнении с жестью на 30%, которая может влезть окна ферритового сердечника.

У трансформатора греется не феррит, а обмотка поэтому нужно следовать этим рекомендациям.

Трансформатор и вся конструкция должны обдуваться внутри корпуса вентилятором на 220вольт 0.13 ампера или больше.

Конструкция

Для охлаждения всех мощных компонентов хорошо использовать радиаторы с вентиляторами от старых компьютеров Pentium 4 и Alton 64. Мне эти радиаторы достались из компьютерного магазина делающего модернизацию, всего по 3…4$ за штуку.

Силовой косой мост нужно делать на двух таких радиаторах, верхняя часть моста на одном, нижняя часть на другом. Прикрутить на эти радиаторы диоды моста HFA30 и HFA25 через слюдяную прокладку. IRG4PC50W нужно прикручивать без слюды через теплопроводящую пасту КТП8.

Выводы диодов и транзисторов нужно прикрутить на встречу друг другу на обоих радиаторах, а между выводами и двумя радиаторами вставить плату, соединяющею цепи питания 300вольт с деталями моста.

На схеме не указано нужно на эту плату в питание 300V припаять 12…14 штук конденсаторов по 0.15мк 630 вольт. Это нужно, чтобы выбросы трансформатора уходили в цепь питания, ликвидируя резонансные выбросы тока силовых ключей от трансформатора.

Остальная часть моста соединяется между собой навесным монтажом проводниками не большой длины.

Ещё на схеме показаны снаберы, в них есть конденсаторы С15 С16 они должны быть марки К78-2 или СВВ-81. Всякий мусор туда ставить нельз,я так как снаберы выполняют важную роль:
первая — они глушат резонансные выбросы трансформатора
вторая — они значительно уменьшают потери IGBT при выключении так как IGBT открываются быстро, а вот закрываются гораздо медленнее и во время закрытия емкость С15 и С16 заряжается через диод VD32 VD31 дольше чем время закрытия IGBT, то есть этот снабер перехватывает всю мощь на себя не давая выделяться теплу на ключе IGBT в три раза чем было бы без него.
Когда IGBT быстро открываются, то через резисторы R24 R25 снаберы плавно разряжаются и основная мощь выделяется на этих резисторах.

Подать питание на ШИМ 15вольт и хотя бы на один вентилятор для разряда емкости С6 контролирующую время срабатывания реле.

Реле К1 нужно для замыкания резистора R11, после того, когда зарядятся конденсаторы С9…12 через резистор R11 который уменьшает всплеск тока при включении сварочного в сеть 220вольт.

Без резистора R11 на прямую, при включении получился бы большой БАХ во время зарядки емкости 3000мк 400V, для этого эта мера и нужна.

Проверить срабатывание реле замыкающие резистор R11 через 2…10 секунд после подачи питания на плату ШИМ.

Проверить плату ШИМ на присутствие прямоугольных импульсов идущих к оптронам HCPL3120 после срабатывания обоих реле К1 и К2.

Ширина импульсов должна быть шириной относительно нулевой паузе 44% нулевая 66%

Проверить драйвера на оптронах и усилителях ведущих прямоугольный сигнал амплитудой 15вольт убедится в том, что напряжение на IGBT затворах не превышает 16вольт.

Подать питание 15 Вольт на мост для проверки его работы на правильность изготовления моста.

Ток потребления при этом не должен превышать 100мА на холостом ходу.

Убедится в правильной фразировке обмоток силового трансформатора и трансформатора тока с помощью двух лучевого осциллографа .

Один луч осциллографа на первичке, второй на вторичке, чтобы фазы импульсов были одинаковые, разница только в напряжении обмоток.

Подать на мост питание от силовых конденсаторов С9…С12 через лампочку 220вольт 150..200ватт предварительно установив частоту ШИМ 55кгц подключить осциллограф на коллектор эмиттер нижнего IGBT транзистора посмотреть на форму сигнала, чтобы не было всплесков напряжения выше 330 вольт как обычно.

Начать понижать тактовую частоту ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT маленького загиба говорящем о перенасыщении трансформатора, записать эту частоту на которой произошел загиб поделить ее на 2 и результат прибавить к частоте перенасыщения, например перенасыщение 30кГц делим на 2 = 15 и 30+15=45, 45 это и есть рабочая частота трансформатора и ШИМа.

Ток потребления моста должен быть около 150ма и лампочка должна еле светиться, если она светится очень ярко, это говорит о пробое обмоток трансформатора или не правильно собранном мосте.

Подключить к выходу сварочного провода длиной не мене 2 метров для создания добавочной индуктивности выхода.

Подать питание на мост уже через чайник 2200ватт, а на лампочку установить силу тока на ШИМ минимум R3 ближе к резистору R5, замкнуть выход сварочного проконтролировать напряжение на нижнем ключе моста, чтобы было не более 360вольт по осциллографу, при этом не должно быть ни какого шума от трансформатора. Если он есть — убедиться в правильной фазировке трансформатора -датчика тока пропустить провод в обратную сторону через кольцо.

Если шум остался, то нужно расположить плату ШИМ и драйвера на оптронах подальше от источников помех в основном силовой трансформатор и дроссель L2 и силовые проводники.

Еще при сборке моста драйвера нужно устанавливать рядом с радиаторами моста над IGBT транзисторами и не ближе к резисторам R24 R25 на 3 сантиметра. Соединения выхода драйвера и затвора IGBT должны быть короткие. Проводники идущие от ШИМ к оптронам не должны проходить рядом с источниками помех и должны быть как можно короче.

Все сигнальные провода от токового трансформатора и идущие к оптронам от ШИМ должны быть скрученные, чтобы понизить уровень помех и должны быть как можно короче.

Дальше начинаем повышать ток сварочного с помощью резистора R3 ближе к резистору R4 выход сварочного замкнут на ключе нижнего IGBT, ширина импульса чуть увеличивается, что свидетельствует о работе ШИМ. Ток больше — ширина больше, ток меньше — ширина меньше.

Не какого шума быть не должно иначе выйдут из строя IGBT.

Добавлять ток и слушать, смотреть осциллограф на превышение напряжения нижнего ключа, чтобы не выше 500вольт, максимум 550 вольт в выбросе, но обычно 340 вольт.

Дойти до тока, где ширина резко становиться максимальной говорящим, что чайник не может дать максимальный ток.

Все, теперь на прямую без чайника идем от минимума до максимума, смотреть осциллограф и слушать, чтобы было тихо. Дойти до максимального тока, ширина должна увеличиться, выбросы в норме, не более 340вольт обычно.

Начинать варить, в начале 10 секунд. Проверяем радиаторы, потом 20 секунд, тоже холодные и 1 минуту трансформатор теплый, спалить 2 длинных электрода 4мм трансформатор горечеватый

Радиаторы диодов 150ebu02 заметно нагрелись после трех электродов, варить уже тяжело, человек устает, хотя варится классно, трансформатор горяченький, да и так уже не кто не варит. Вентилятор, через 2 минуты трансформатор доводит до теплого состояния и можно варить снова до опупения.

Скачать печатные платы в формате LAY и др. файлы

Как сделать сварочный инвертор своими руками

В бытность свою, занимаясь в мастерской ремонтом и мелким изготовлением различных устройств, столкнулся с проблемами ремонта инверторных сварочных аппаратов зарубежного производства. В первую очередь класса GYSMI . IMS и других подобных аппаратов с монтажом по гибридным технологиям. В условиях небольшой частной мастерской было довольно проблематично изготовить подобия таких плат с нанесением медного слоя на алюминий через теплопроводный диэлектрик. Отслоение медного слоя , а также нанесение его после испарения в результате выхода из строя силовых транзисторов или механических повреждений чинить в таких условиях практически невозможно.

Поэтому была поставлена задача, сделать сварочный инвертор своими руками , который по своим габаритным размерам мог бы быть встроен почти в любой корпус, применяемыми зарубежными изготовителями.

При этом он должен быть легко собираемым и легко крепящимся к корпусным деталям. Иметь в своей конструкции доступные элементы, и по возможности обеспечивать надёжную и долговременную работу на сварочных токах до 200 ампер и выше. Опять же по возможности обеспечить работу этого модуля в режиме стабилизации напряжения, что бы использовать в режиме полуавтоматической сварки в среде инертного газа. Чтобы можно было охватить крупноблочным ремонтом и модернизацией ещё и пользователей полуавтоматов с минимальным различием в технологическом плане. Одним из немаловажных критериев должна быть низкая себестоимость изделия в свете разворачивающейся конкурентной борьбы за обслуживание клиента.

И эта задача была выполнена — сделать сварочный инвертор своими руками удалось. Так появился инвертор AVT 200. В качестве прототипа была выбрана вполне апробированная схема несимметричного или косого моста. Было изучено некоторое количество литературы по этой тематике и приличное количество схем промышленного и любительского изготовления. Также было проведено некоторое количество экспериментов во время разработки схемотехники.

В результате всех этих действий было принято решение делать данное изделие двухплатным, без трансформатора тока, с гальванической связью с сетью основного контроллера, с максимально избыточной силовой частью. Всё-таки прокачать 200 ампер при таких габаритах довольно сложная задача. При этом должна быть унификация – управление не должно кардинально меняться при переходе на режимы работы MMA, TIG, MIG-MAG. В качестве контроллера была выбрана микросхема КА7552 или её более дорогой аналог FA5317 или FA5311. К сожалению, эти микросхемы предназначены для выполнения на их основе обратноходового преобразователя, но никак не прямоходового. Но проблема по переводу этих микросхем в нужный нам режим работы была решена очень простым способом. Режим работы микросхем задаётся внутренним источником калиброванного напряжения, потенциал которого и определяет коэффициент заполнения.

Это вход PWM компаратора — DT voltage. Но искусственно ограничивая максимальное напряжение на входе FB pin voltage, мы автоматически переводим микросхему в режим заполнения меньше 50% , что и желательно для прямоходового режима функционирования. Так как внутри микросхемы по входу FB pin voltage уже стоит и калиброванный источник напряжения, и калиброванное сопротивление для задания вытекающего тока, то нам остаётся только выбрать номинал резистора, который надо подключить параллельно входу FB pin voltage и минусу источника питания. Из всего ряда резисторов наиболее подходит номинал 4,7ком. Всё, мы перевели очень просто микросхему в режим работы, который будет применяться в нашем сварочном аппарате.

Следующее преимущество этого контроллера – низкое напряжение на входе компаратора, что позволяет использовать очень низкоомные резисторы, и соответственно терять на рассеивании в тепло небольшую мощность. При самых простых расчётах потери в тепло на эмиттерном резисторе будет падать не более 5 ватт.

Значит, мы можем отказаться от трансформатора тока и управлять сварочным аппаратом непосредственно измеряя только один параметр – ток эмиттера.

Теперь перейдём к системе регулирования тока. Наиболее оперативно за током как на входе, так и на выходе сварочного аппарата следят поцикловые системы. Однако из-за довольно нестабильной в условиях сильных электромагнитых помех работы компаратора, эта схемотехника применяется довольно редко. Наиболее распространено управление по среднему току. Хотя эта схемотехника сложней, и в ней присутствуют свои подводные камни в виде неустойчивости системы с автоматическим регулированием при неправильном выборе постоянных времени фильтров и индуктивности выходного дросселя, который включен в систему регулировки, применение её наиболее распространено в силу простоты настройки.

Но мы не ищем лёгких путей и останавливаем свой выбор именно на поцикловом слежении за током. Но для начала мы должны разобраться в том, как и что мы собрались регулировать. При токах 130 ампер и выше крутизна наклона токового плато становится очень небольшой. То есть начальный и конечный ток имеют очень небольшую дельту, или разницу. Это хорошо видно на простейшей модели ( модель 1 ).

При среднем токе порядка 155 ампер начало накачивающего импульса проходит с амплитудным значением в 152 ампера, а заканчивающая амплитуда равна 160 ампер. То есть дельта равна 8 ампер. Это равно 5% от среднего тока. Уменьшение индуктивности дросселя улучшит картину, но кардинальных изменений не будет. В реальных условиях на фоне больших электромагнитных помех возможны ложные срабатывания компаратора, и соответственно пропуски накачивающих импульсов. Что проявляется в наличии всяких посторонних звуков в трансформаторе и также перегрузочной работе силовой части. Что есть очень плохо и грозит выходом из строя силовых элементов.

С этой проблемой сталкивалось очень большое количество любителей инверторного сваркостроения, которые интересовались вопросом как сделать сварочный инвертор . И многие не решив задачу поциклового регулирования переходили на регулирование по среднему значению тока. Но есть вариант создания системы поциклового регулирования надёжно работающей и в таких специфических условиях. Нужно просто отключить компаратор на время всех переходных процессов и подмешать пилообразный сигнал в фазе, но с небольшой амплитудой. Вернее создать не совсем линейно-изменяющийся сигнал, совпадающий по фазе с циклом, а уже к нему подмешать сигнал с датчика тока и с задатчика тока. В этой ситуации наклон токового плато уже не будет иметь решающего значения, а будет учитываться в основном средняя составляющая этого сигнала. И если дельты изменения тока будет хватать для надёжного переключения, то это хорошо, а если нет, то вступает в работу дополнительный нарастающий сигнал. Что и обеспечивает надёжную работу узла компаратора, да и всего устройства в целом.

Узел, формирующий такой дополнительный сигнал, представлен на модели 2. Очень короткий импульс с выхода микросхемы открывает примерно на полмикросекунды транзистор, и соответственно примерно на микросекунду с учётом ёмкостной составляющей компаратор остаётся выключённым из процесса обработки токового сигнала. Для мощной модификации инвертора и для варианта полуавтомата ёмкость конденсатора на переходе коллектор – эмиттер составляет до 0,018 микрофарады. Увеличение больше этого значения может привести ток короткого замыкания до величин опасных для функционирования устройства в обычном режиме.

А схема этого узла предоставлена на рис 3. Точка А это и есть главная точка сумматора, где и формируется основной сигнал управления компаратором.

Получилась очень простая схема, состоящая только из пассивных элементов с низким входным сопротивлением и управлением током. То есть почти идеальный узел управления в условиях мощных помех. В готовом устройстве этот узел стоит недалеко от силового трансформатора и не испытывает никаких проблем от рядом стоящих излучающих узлов. Как с применением трансформатора на торе, так и с применением трансформатора на Ш-образном сердечнике.

Кстати такой же узел с токовым сумматором был применён в предыдущем варианте сварочного инвертора AVT 160 на контроллере UC3845, только пассивный RCD формирователь пилы там был заменён на стандартный транзисторный формирователь с задающего генератора. Ну а теперь перейдём к следующему узлу в инверторном сварочном аппарате AVT 200 — узлу драйверов. Несмотря на некоторое количество рекомендаций применять только драйвера на оптронах с гальванической развязкой, не соглашусь с такой постановкой вопроса. Драйвера на ТГР имеют вполне приличные параметры, просты в изготовлении и имеют наилучшее соотношение цена – качество. Даже некоторые неудобства с намоткой ТГР компенсируются простотой и дешевизной этого узла.

За прототип возьмём классический образец драйвера для мощных мосфетов и биполярных транзисторов с изолированным затвором и немного доработаем его. Доработка будет заключаться в уменьшении номинала затворных резисторов и применении биполярного транзистора BCX 53 в качестве разрядного. Выбор этого транзистора обусловлен его небольшой ценой и вполне достаточными характеристиками в нужном нам SMD корпусе. Изменение номиналов резисторов обусловлено конечной скоростью нарастания импульсов управления, формирующихся после ТГР. Всё, косметические изменения закончены. Конструктивно ТГР намотан жгутом их четырёх изолированных проводов на сердечнике CF138-T2012A.

Выбор сердечника обусловлен соотношением габаритов к поперечному сечению. У этого сердечника он максимален. Количество витков 4 по 30. В качестве проводов использован обычный телефонный провод. Возможно применение и советских сердечников НМ 2000 К 20-12-6 в количестве трёх штук и количеством витков 25. Но возможно и применение других сердечников, подходящих по размерам.

Диод VD1 и конденсаторы С1-С4 служат для создания отрицательного потенциала на коллекторе транзистора VT1 и соответственно запирающего сигнала для силового транзистора. Снижение этого потенциала при очень коротких импульсах управления всё равно не приводит до полного исчезновения за счёт ограничения минимальной длительности импульса блоком управления. И вдобавок к этому узел защиты от короткого замыкания отрабатывает за время меньшее, чем одна секунда и отключает полностью силовую часть. Поэтому надёжность этого узла довольно высока.

Следующий узел, какой мы будем рассматривать – это силовой блок. Выбор транзисторов для него обусловлен в первую очередь экономической составляющей. Зачем применять суперсовременные дорогие транзисторы, если старые добрые IRG4PC50U и IRG4PC50W вполне обеспечивают нужные мощностные характеристики. Если выбирать рабочую частоту не больше 40 кгц, то эти транзисторы покажут вполне приемлемые результаты. Выбрав более быстрые IRG4PC50W, мы можем не применять дополнительный снабберный блок, ну и соответственно при использовании IRG4PC50U применить полный комплект снабберных цепочек. В нашем устройстве их два. Один RCD снаббер стоит на плате рядом с силовыми транзисторами. А второй, регенеративный – на плате выходного выпрямителя.

При изготовлении сварочного аппарата, который будет использоваться на токе больше 200 ампер и в жёстких промышленных условиях мы обязательно поставим на плату ( рис 5. ) четыре силовых транзистора по два в параллель.

Этим обеспечится удвоение выходной мощности и распределение тепла на четыре точки теплосъёма. А это актуально, так как мы применяем один общий радиатор и слюдяные изолирующие прокладки толщиной 50 микрон. В свете озвученных ранее условий работы блока управления, перегруза по току в силовых транзисторах не будет. Соответственно и беспокоится о перегреве транзисторов при применении изоляторов не стоит.

Если наш сварочный аппарат будет использоваться в облегченных бытовых условиях и с ограничением максимального тока на уровне 160 ампер, то вполне закономерно применение только одной пары силовых транзисторов. Так как настроечных элементов на плате и схемотехнически не предусмотрено, то регулировку максимального тока будем осуществлять при помощи резисторов R52 – R56. Эти резисторы представляют собой просто кусок нихрома толщиной 1мм от 3-х килловатной нагревательной спирали. Длина – 25 мм, рабочая часть – 15мм. Рабочая часть – это часть свободная от полуды. Если поставить два таких резистора, то максимальный ток ограничим на уровне 120 ампер, если три – то 160ампер, если четыре – то ограничение произойдёт при токе 210 ампер. Все эти цифры довольно условные, ведь у нас ещё есть и состояние питающей сети и режим самой сварки – обычный, с короткой дугой и пр. Подгонку по максимальному току можно выполнить один раз, откалибровать сопротивления по номиналу, а потом просто вставлять нужное количество.

В идеале вместо четырёх резисторов ставится один, нужного нам номинала. Применение самодельного этого изделия обусловлено отсутствием в свободной продаже столь низкоомных резисторов.

А теперь перейдём к плате силового трансформатора. Эта плата при помощи стоек крепится к основной плате. Конструкция получается довольно жёсткой и легко крепящейся к нижней части корпуса посредством металлических уголков. Словой трансформатор применён в данной конструкции тороидальный , из феррита CF 138 , конструктив – Т6325-С , что означает его физические размеры и наличие эпоксидного защитного покрытия. Применение такого трансформатора выгодно по нескольким причинам – обмотки располагаются вокруг сердечника и соответственно имеют максимальную теплопередачу в окружающую среду. Площадь окна сердечника геометрически намного больше, чем у таких же размеров, но Ш-образного. И ещё немаловажный фактор – это небольшие размеры по высоте, что при нашей двухплатной конструкции позволяет уложится в общую ширину конструктива меньше 120 мм , что бы можно было использовать данный силовой модуль как ремкомплект ко многим импортным инверторным сварочным аппаратам. Применяя сердечник в аппарате с током порядка 200 ампер нужно доработать феррит до нужных кондиций. Я использую два варианта доработки – один это просто сломать сердечник, предварительно сделав пазы по диаметру, а потом склеить эпоксидкой с зазором из кальки в 0,04 мм с каждой стороны. Есть и другой способ – это надрез алмазным отрезным кругом, толщиной 0,4 мм на две трети по сечению. Так получается виртуальный зазор, который ничем не уступает реальному, но проще. Для аппаратов с выходным током 150 ампер и менее можно просто увеличить процентов на 20 количество витков в обмотках и ничего не резать и не колоть.

Намотка и расчёт силового трансформатора стандартны и каких-либо тонкостей не имеют, кроме того, что можно применять обмоточные провода меньшего сечения в связи с хорошим охлаждением обмоток. На плате силового трансформатора ( рис 7 ) также установлен дополнительный блок регенеративного снаббера. Отличие от стандартной схемотехники только в одном – шины источника питания 300 вольт зашунтированы прямо на плате конденсатором 1 мкф 400 вольт. Что даёт полную компенсацию индуктивности проводов соединяющих источник 300 вольт и снаббер.

В остальном плата силового трансформатора особенностей не имеет. Дроссель выполнен на обычном трансформаторном железе стержневого типа с поперечным сечением 3,5 — 4 см.кв. длинной около 80 – 90 мм , количество витков – 10. Продолжение следует.

Каждый домашний умелец рано или поздно сталкивается с потребностью в сварочном аппарате. Объясняется это тем, что такой аппарат позволяет обеспечить высокопрочное соединение металлических (чаще всего — стальных) деталей между собой при относительно небольших затратах. В прежнее время вопрос выбора конструкции и вида сварочного агрегата не стоял, потому что тогда были доступны в основном трансформаторные сварочники переменного, реже – постоянного тока. В наши дни ситуация кардинально изменилась.

Теперь можно выбрать сварочный аппарат из широкого ассортимента устройств, различных по техническим параметрам и потребительским свойствам. В последнее время все большей популярностью пользуются современные инверторные аппараты для сварки. Они компактны, легки, просты в эксплуатации, потребляют не слишком большой (по сравнению с трансформаторными агрегатами) ток. Их единственным недостатком является довольно высокая стоимость. Он с успехом ликвидируется при наличии определенных знаний, умения и навыков для изготовления такого устройства своими руками.

Инверторный сварочный аппарат своими руками

Чтобы изготовить инверторный сварочный аппарат своими руками необходимо подобрать подходящую электрическую схему. Она выбирается, исходя из величины необходимого сварочного тока, доступности входящих в нее электронных комплектующих и реализуемости в домашних условиях изготовления соответствующей конструкции. Обычно максимальный уровень сварочного тока для подобных устройств задается в интервале от 40 до 130 Ампер, что позволяет варить детали из стали электродом толщиной до 3 мм. Важно выбрать такую схему, которая не требовала бы покупки дорогостоящих электронных компонентов. Практика показывает, что хорошую схему можно найти на основе максимального использования деталей от старых телевизоров советского производства.

Такие схемы просты в изготовлении и не нуждаются в сложной настройке с использованием лабораторного оборудования. После сборки основного электронного блока необходимо продумать его конструкцию, учтя при этом необходимость установки выходного трансформатора, вентилятора для охлаждения нагревающихся деталей аппарата. Корпус прибора может быть изготовлен из листовой стали, винипласта или текстолита. На лицевую поверхность устройства устанавливают тумблер и светодиодный индикатор включения, переменное сопротивление, с помощью которого регулируется сварочный ток. Кроме этого на корпусе необходимо закрепить зажимы для сварочных кабелей.

Как сделать сварочный аппарат полуавтомат своими руками

Принципиальным отличием сварочного аппарата – полуавтомата является выполнение сварки в среде инертного газа, предотвращающего окисление в зоне сварки. Такой вариант избавляет от необходимости использования флюса. В результате на сварном шве нет шлака, который необходимо удалять, шов получается ровным, прочным и эстетичным.

Для изготовления такого устройства своими руками потребуется обычный трансформаторный сварочный аппарат с выпрямителем или вышеописанный конверторный сварочник, газовый баллон с редуктором, соединительный шланг, электропневматический клапан (для дистанционного управления подачей газа в зону сварки) и сварочный пистолет. Эти устройства лучше приобрести готовыми. Кроме этого, потребуется изготовить подающий механизм, который по нажатию кнопки на пистолете подает с барабана через шланг сварочную проволоку. От этой же кнопки включается сварочный блок и клапан подачи защитного газа. Остается собрать все это в одном конструктиве и произвести необходимые соединения.

Сделай сам своими руками О бюджетном решении технических, и не только, задач.

Сварочный аппарат для сварки мелких деталей своими руками

В этой статье я расскажу о том, как за полчаса изготовить самый простой сварочный аппарат и продемонстрирую работу этой самоделки при производстве таких работ, как сварка разных металлов, сварка термопары и проделывание отверстия в закалённой пружине.

Самые интересные ролики на Youtube

Первый раз я построил подобный сварочный аппарат ещё в детстве, после того как побывал на съёмках художественного фильма, где для освещения использовались электродуговые прожекторы.

К счастью, у нас дома имелся автотрансформатор Ватт на двести, который использовался для корректировки напряжения питания лампового телевизора.

Схема этого автотрансформатора выглядела примерно так. Переключение выходного напряжения осуществлялось перестановкой вилки телевизора в нескольких гнёздах.

Так вот, я подключал графитовые электроды между выводами, на которых присутствовало напряжение около 40-ка Вольт. В качестве светофильтра использовал кусок засвеченной и проявленной фотоплёнки. Правда, по неопытности, тогда всё равно нахватал «зайчиков».

Нужно заметить, что автотрансформатор не обеспечивает гальваническую развязку с электросетью, поэтому использовать его рекомендуется только, если вы хорошо знакомы с основами электробезопасности.

С тех пор прошло много лет, но я успешно использовал тот первый опыт при решении самых разнообразных задач, начиная от сварки проводов и кончая закаливанием рабочих частей инструмента.

Примеры использования Вольтовой дуги

Иногда, в радиолюбительской практике нужно что-нибудь приварить или очень сильно разогреть. Наверное, ради этого не стоит строить серьёзный сварочный аппарат, ведь создать высокотемпературную плазму можно и без специального оборудования.

Перечислю несколько случаев из своей практики, когда использование Вольтовой дуги оказалось весьма полезным:

Сварка накала магнетрона с шинами питания.

Тут без сварки никак не обойтись. Между тем, часто, из-за этой пустяковой неисправности заменяют магнетрон. Для тех, кто не знает, сообщу, что у магнетронов бывают две основные неисправности – обрыв накала в точке поз.1 и пробой проходных конденсаторов поз.2.

На картинке магнетрон от СВЧ «Kenwood», проработавший после такого ремонта уже 20 лет.

Изготовление или ремонт термопары.

Мало, кто станет изготавливать термопару, но зато может возникнуть необходимость ремонта имеющейся, когда обломится «шарик». Такими термопарами комплектуются мультиметры, имеющие режим измерения температуры.

Нагрев высокоуглеродистой стали.

Это может понадобиться, когда нужно изменить форму пружины или проделать в ней отверстие. Дело в том, что сильно закалённая пружина слишком тверда для сверления и слишком хрупка для проделывания отверстия с помощью пробойника.

В других случаях требуется закалить стальной инструмент, изготовленный из инструментальной стали. Для этого достаточно раскалить рабочую часть до малинового цвета и опустить в машинное масло. На картинке жало отвёртки после закалки и шлифовки рабочей кромки.

Получение Вольтовой дуги

Для мелких сварочных работ подойдёт трансформатор на 200-300 Ватт или более с выходным напряжением 30-50 Вольт. Сварочный ток, при этом, будет ограничиваться мощностью трансформатора и может достигнуть 10-12 Ампер. Но, так как сам процесс горения дуги длится недолго, то это не может привести к перегреву трансформатора, даже при насыщенном магнитопроводе.

Можно так же воспользоваться лабораторным автотрансформатором — ЛАТР-ом на 9 Ампер и более. Но, делайте это, только если Вы осознаёте опасность отсутствия гальванической развязки с электросетью. Также, при использовании ЛАТР-а, желательно ограничить входной ток предохранителем (плавкой вставкой), чтобы не повредить графитовый ролик-токосъёмник ЛАТР-а, при случайном коротком замыкании в цепи электрода.

В качестве электродов можно использовать практически любые грифели от простых карандашей, хотя мягкие предпочтительнее. Наверняка у многих сохранились ненужные, в век всеобщей компьютеризации, простые карандаши.

Держатель для грифеля можно изготовить из любых подручных средств. Очень удобно использовать металлическую часть электротехнических клеммников (клемм).

Вот держатель, собранный на основе вышеупомянутого клеммника. Одно резьбовое отверстие латунной части клеммы используется для крепления грифеля, а другое для крепления к ручке.

Стеклотекстолитовые шайбы поз.2 в большом количестве были использованы для того, чтобы клеммник поз.1, при нагреве, не расплавил корпус одноразового шприца поз.3. Просто не нашёл другой, более термостойкой детали для ручки держателя электрода. Для того чтобы держатель электрода можно было подключить к любому стандартному кабелю (концу), я использовал стандартное же приборное гнездо поз.4.

Держатель электрода подключается к одному выводу вторичной обмотки понижающего трансформатора, а свариваемая деталь или детали к другому выводу вторичной же обмотки.

А это ещё один держатель электрода также собранный на основе электротехнической клеммы. Второй держатель пригодится, когда требуется сварить два металла с одинаковой температурой плавления. Также он может понадобиться, когда нужно раскалить какую-нибудь металлическую деталь, например, при закалке инструмента или изменении формы пружины.

Схема подключения двух графитовых электродов к вторичной обмотке понижающего трансформатора.

Чтобы яркий свет вольтовой дуги не стал причиной ожога роговицы глаз, нужно использовать защитный светофильтр. Этот же светофильтр защитит глаза от попадания искр. Я купил светофильтр в магазине «Всё для ремонта» всего за 0,5$. Вместо сварочного щитка использовал оправу бинокулярных очков, из которой удалил линзы. Фильтр закрепил с помощью канцелярского зажима, предварительно проложив кусочек хлопчатобумажной изоленты. Вероятно, такие очки найдутся в арсенале современного радиолюбителя, знакомого с SMD компонентами.

Не стоит использовать тёмные очки для наблюдения за Вольтовой дугой, тем более что плотность их светофильтров недостаточна. Намного безопаснее использовать предложенный щиток, который позволит защитить глаза простым наклоном головы.

Для сварки меди со сталью или нихромом желательно использовать флюс. Изготовить его можно путём добавления небольшого количества воды в буру (тетраборат натрия) или в борную кислоту. Полученной кашицей можно смазывать места сварки.

Минералы для изготовления флюса можно приобрести в хозяйственном магазине или аптеке. Я как-то давно купил коробку борной кислоты, как средство по борьбе с насекомыми под названием «Боракс».