Что нужно знать для сборки сварочного аппарата своими руками

Для получения устойчивой сварочной дуги, которая позволит сваривать металл разной толщины, требуются токи в пределах 70 – 150 А. Если использовать устройства, рассчитанные на напряжение 220 В, то они должны потреблять высокую мощность, в пределах 15 – 30 кВт. Поэтому такие установки будут громоздкими, да и работать с ними нормально не выйдет. А в домашних условиях их просто будет невозможно подключить, стандартные сети не рассчитаны на подобную нагрузку.

Поэтому основной задачей при проектировании и сборке сварочных аппаратов становится обеспечение необходимой силы тока при снижении потребляемой мощности. Это возможно только при выполнении сварочных работ с пониженным напряжением на электродах.

Простейший сварочный аппарат представляет собой следующую конструкцию:

Понижающий трансформатор, обеспечивающий снижение напряжения до пределов 55 – 70 В и повышающий при этом силу тока до требуемых параметров. Благодаря этому и удаётся снизить энергопотребление до разумных пределов.
От трансформатора к электроду и обрабатываемой детали ток подаётся при помощи специальных сварочных кабелей. Они отличаются увеличенным сечением и усиленной изоляцией, позволяющей работать с большими токами.
Для сварки потребуются электроды, устанавливаемые в держатель. Благодаря применяемой обмазке они упрощают зажигание и поддерживание электрической дуги, которая и становится источником тепловой энергии, необходимой для плавления металла.

Сложных устройств в конструкции таких сварочных аппаратов нет. Но при проектировании необходимо выполнить расчёт основных параметров, иначе подключение несоответствующего оборудования к сети приведёт к выходу его из строя, к коротким замыканиям на линии или им просто будет невозможно варить.

Содержание / Contents

Устройство (рис.1) состоит из сварочного трансформатора (промышленного или самодельного), диодно-тиристорного выпрямителя со схемой управления, сглаживающего конденсатора С1 и дросселя L1.

Фактически — это простой регулятор мощности. Так как питание схемы управления стабилизировано, установленное значение сварочного тока поддерживается довольно стабильно. Из-за наличия в схеме фильтрующих элементов С1 и L1, пульсаций напряжения на выходе практически нет. Дуга держится надежно, и качество шва получается высоким. Схема управления — это фазоимпульсный генератор на аналоге однопереходного транзистора, собранный на двух транзисторах разной проводимости. Питается от вторичной обмотки сварочного трансформатора Т1 через диодный мост VD1 и стабилизатор, образованный стабилитронами VD2, VD3. Их можно заменить одним на соответствующее напряжение стабилизации. Резистор R1 ограничивает ток, протекающий через стабилитроны. В зависимости разных выходных напряжений сварочных трансформаторов приходится подбирать R1 для оптимального тока стабилизации стабилитронов VD2, VD3 и устойчивой работы фазоимпульсного генератора.
Переменным резистором R2 производится регулировка сварочного тока. Он изменяет время заряда конденсатора С1 до напряжения открывания ключа на транзисторах VT1 и VT2.
При желании расширить диапазон регулировки тока (в меньшую сторону), увеличивается сопротивление R2 до 100 kOm. Управление мощными тиристорами VS1, VS2 , производится с помощью
маломощных VS3 и VS4, которые, в свою очередь, запускаются генератором через импульсный трансформатор T2.

Электрододержатель со встроенным регулятором сварочного тока

Участник
Cообщений: 415

Кто в курсе, существуют ли электрододержатели, имеющие встроенный компактный дистанционный регулятор сварочного тока? Чтобы сварщик мог регулировать сварочный ток со своего рабочего места, при чём не только перед сваркой, но и в процессе сварки? Подобно тому, как газосварщики, вращая пальцем маховики вентилей горелки, могут корректировать состав пламени, не прерывая сварку

#2 pavel83

Участник
Cообщений: 2 255

Город: Деревня

Rolli, myking 200/450– хорошо изолированные электрододержатели винтового типа для ручной дуговой сварки штучным электродом (MMA) со встроенным дистанционным регулятором. Используются с любыми источниками сварочного тока с тиристорным управлением.

Прикрепленные изображения

#3 svarnoi69

Супермодератор
Cообщений: 3 668

Город: UA-13

#4 welderman

Эксперт
Cообщений: 2 623

Город: Киров

Мне не понравилось.. крутить неудобно, штатный пду лучше..

#5 DED 1

Участник
Cообщений: 933

Город: С Урала мы

#6 welderman

Эксперт
Cообщений: 2 623

Город: Киров

Читайте так же:

Как отрегулировать обороты двигателя инжектор

Сходите в ближайший магаз. где продаются подобные держаки от ESAB,возьмите держак в руку, предварительно одев на неё зимнюю крагу со смехом и х/б перчаткой внутри. два пальца вытяните вперёд и покрутите воображаемую крутилку. понравилось? мне нет.

#7 Rolli

Участник
Cообщений: 415

Вживить потенциометр способом, показанным на вышеприведённых фотографиях, несложно — на карболитовый корпус обычного держателя крепится подиум для установки потенциометра. Подвод сварочного тока и проводов к потенциометру — с помощью шлангопакета (одна жила большого сечения и три жилы малого сечения).

Недостаток — работать таким держателем удобно только в относительно тонких и мягких перчатках. В толстой и грубой перчатке будет затруднительно плавно вращать маховик во время сварки

#8 Миротворец

Город: г. Иркутск. Александр, можно на ты

Не будьте так категоричны. Вы просто никогда не работали на высоте, в подвале или в ёмкости один. В таких случаях рады зубами крутить регулятор , лишь бы не скакать к аппарату.

#9 DED 1

Участник
Cообщений: 933

Город: С Урала мы

В принципе, в такой схеме вообще ничего сложного нет. Крутилку можно приделать к держаку как удобно, можно отдельно в коробочке. Маховик взять побольше, как пример от радиоприёмника которыйм волны искать. Да и есабовский держак наверно заточен под свои аппараты, и евойный потенциометр может не подойти по номиналу к вашему аппарату.

#10 Глобул

Город: Север Краснодарского края

Другой рукой покрутить не судьба?

Лично у меня крутилка в конце концов перекочевала на кабель, и прикрутилась к нему синей изолентой рядом с держателем. Далее синяя изолента прикрутила и провод от крутилки к кабелю.

#11 welderman

Эксперт
Cообщений: 2 623

Город: Киров

здесь Вы не правы, но дело не в этом, мне не понравилась сама идея крутить достаточно маленький маховичок, в зимних крагах просто неудобно, к тому же на тот момент все аппараты на которых работал, были оснащены штатным ПДУ,удобство и функционал которых был вполне на высоте. хотелось попробовать иную схему-ну не подошла и ладно. мне более перспективной казалось на тот момент идея двухпозиционного переключателя на держаке. реализовать в своё время не успел, а сейчас нет необходимости. ..

Сообщение отредактировал welderman: 18 Октябрь 2015 09:18

#12 morgmail

Участник
Cообщений: 4 101

Город: Приморский край.

Не надо его никуда вешать, пусть на земле стоит, целее будет. Длину кабелей на Форсаж можно поставить хоть 50 метров 16кв. У меня их два 161 и 180.

#13 evgeniy2015

Новичок
Cообщений: 58

Не надо его никуда вешать, пусть на земле стоит, целее будет. Длину кабелей на Форсаж можно поставить хоть 50 метров 16кв. У меня их два 161 и 180.

Сообщение отредактировал evgeniy2015: 18 Октябрь 2015 10:58

#14 alekseyka77

Участник
Cообщений: 365

Город: Нерезиновая

Мне не понравилось.. крутить неудобно, штатный пду лучше..

ИМХО, мало того, если варить и регулировать одной кистью/рукой, то о качестве шва можно забыть.

Другой рукой покрутить не судьба?

Именно про это я и писал. А если варить одной рукой, а крутить переменник на держаке другой, то.

Читайте так же:

Стробоскоп для регулировки момента зажигания

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

оставив только низковольтную, в таком случае намотку первичной катушки уже делать не нужно, так как вы используете заводскую.

Удалите из цепи катушки на каждом трансформаторе токовые шунты, это позволит увеличить мощность каждой обмотки. Рис. 3: удалите токовые шунты
Для вторичной катушки возьмите медную шину сечением 10мм 2 и намотайте ее на заранее изготовленный каркас из любых подручных материалов. Главное, чтобы форма каркаса повторяла габариты сердечника. Рис. 4: намотайте вторичную обмотку на каркас
Сделайте диэлектрическую прокладку под первичную обмотку, подойдет любой негорючий материал. По длине ее должно хватать на обе половинки после соединения магнитопровода. Рис. 5: сделайте диэлектрическую прокладку
Поместите силовую катушку в магнитопровод. Для фиксации обеих половинок сердечника можно использовать клей или стянуть их между собой любым диэлектрическим материалом. Рис. 6: поместите катушку в магнитопровод
Подключите выводы первички к шнуру питания, а вторички к сварочным кабелям. Рис. 7: подключите шнур питания и кабели

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.

Читайте так же:

Синхронизация часов по сигналу точного времени

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 трансформатора

Как 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 устройства

Процесс доработки электрической схемы состоит из таких этапов:

Установите полупроводниковые элементы на радиаторы охлаждения. Рис. 10: установите диоды на радиаторы

В 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

Для подключения лучше использовать луженные зажимы, так как они не потеряют изначальную проводимость от больших токов и постоянной вибрации.

Рис. 12: используйте луженные зажимы

Толщина 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.

При 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 блока

В 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.

Читайте так же:

Suzuki m16a регулировка клапанов

Самая элементарная схема агрегата

Лучше, если электрическая схема агрегата будет самой элементарной.

Простой в сборке аппарат, собранный своими руками, надо подключать к сети с напряжением переменного тока в 220 Вольт.

Напряжение 380 Вольт требует более сложной конструкции сварочного аппарата.

Самая простая схема – это схема для импульсного способа сварки, который придуман радиолюбителями. Такая сварка применяется, чтобы прикрепить провода к плате из металла.

Чтобы соорудить данное приспособление своими руками, не нужно делать ничего сложного, потребуется только пара проводов и дроссель. Дроссель можно вынуть из люминесцентной лампы.

Регулятор силы тока вполне можно заменить плавкой вставкой. Проводами лучше запастись в большом количестве.

Чтобы подключить электрод к плате, берется дроссель. Электродом может послужить зажим типа «крокодил». Готовый агрегат нужно подсоединить к сети, воткнув в розетку вилку.

Зажимом, связанным с проводом, нужно быстро коснуться свариваемого участка на плате.

Так появляется сварочная дуга. Во время ее возникновения существует опасность, что сгорят предохранители, расположенные в электрощите.

От этой опасности предохранители оберегает плавкая вставка, сгорающая быстрее.

В итоге провод остается по-прежнему приваренным к своему месту.

Такое устройство постоянного тока – это и есть самый простой сварочный аппарат. С держаком электрода он соединяется проводами.

Но работать с ним представляется возможным только в домашних условиях, так как данная схема лишена важных деталей – выпрямителя и регулятора тока.

Но как быть, если приборов нет, либо вы выбираете инвертор в интернет магазине?

Тогда нужно просто немного внимательней изучить другие характеристики. Правильно их сопоставив, вы сможете определить приблизительную к реальной силу тока сварочного выпрямителя.

1. Мощность, которую потребляет инвертор (ее указывают в киловаттах, — кВт)

Нужно понимать, что чем большую силу тока способен генерировать сварочный инвертор, тем больше ему для этого необходимо потребить электроэнергии. И если вы сравниваете похожие по конструкции сварочные устройства (например инверторные сварочные выпрямители на IGBT транзисторах), с одинаковым КПД (80-90%), тогда можно руководствоваться следующими соотношениями:

Сварочные инверторы, которые генерируют на выходе 160 Ампер, имеют максимальное потребление (мощность) — 5-5,5 кВт.
Если аппарат способен выдать около 200 Ампер, он максимально будет потреблять 6,5 — 7 кВт
При 250 Амперах — максимальная мощность потребления инвертором составит 8,5 — 9 кВт.

Другими словами, если в характеристиках указана сила тока 250 Ампер, и в то же время мощность не превышает 5,5 кВт, тогда, скорее всего, реальная производительность подобного сварочного инвертора составляет не более 160 Ампер.

2. Цена на сварочный инвертор

Конечно, наценка может различаться в зависимости от многих факторов: степени популярности и разрекламированности торговой марки, качества самих комплектующих, уровня наценки розничного магазина и прочих моментов, но все-же, исходя из цены на сварочный инвертор, можно сделать некоторые предположения о его производительности.

Как правило если цена инвертора составляет менее 2000 грн, тогда вряд ли стоит ожидать, что аппарат выдаст более 160 Ампер. Транзисторные сварочные аппараты с силой тока от 200 Ампер, находятся в ценовом диапазоне от 2500 до 3000 грн. А цена на инверторы, которые способны реально выдать 250 Ампер уверенно перескакивает 3000 грн.

Силовой блок

Не будем повторяться и рассказывать, как работает инверторный сварочный аппарат. Пройдемся по нюансам и элементам прибора.

Сетевой выпрямитель. Его задача – из переменного тока сделать постоянный.
Помеховый фильтр. Его устанавливают специально для того, чтобы помехи высокочастотного типа, появляющиеся в процессе работы сварочного инвертора, не попали в питающую сеть.
Инвертор (преобразователь). По сути, это блок из мощных ключевых транзисторов, которые чаще всего собираются по принципу косого моста. Обязателен в связке радиатор, с помощью которого отводится тепло от транзисторов. Они подключаются к высокочастотному трансформатору, где через его обмотку происходит коммутация напряжения. Обратите внимание, что в самом трансформаторе преобразование напряжения (постоянное в переменное) не происходит. Эта обязанность возложена на транзисторы. Основное назначение трансформатора – это понижение напряжения до 60-70 вольт. В нем в первичной обмотке течет ток с большим напряжением, но с малой силой тока. Во вторичной, наоборот, с малым напряжением, но с большой силой.
Выходной выпрямитель. Это диодный мост, в котором установлены диоды быстрого действия. Они за мгновения могут открыться и закрыться. Свойства очень важное, потому что эти элементы выпрямляют переменный высокочастотный ток. Простые диоды, установленные в инвертор, не успевали бы закрываться и открываться. В результате произошел бы их перегрев, итог – выход из строя.

Внимание! Необходимо знать, что на конденсаторах, установленных в фильтр, напряжение будет больше, чем на выходе диодного моста. Величина – 1,4-1,5 раз. При стабильном напряжении в сети в 220 вольт, на конденсаторах будет напряжение 310 вольт. Если в сети будет скачок, к примеру, до 250 вольт, то внутри аппарата в конденсаторах напряжение поднимется до 350 вольт. Вот почему используются конденсаторы с номинальным напряжением 400 В.

Вот основные элементы силового блока устройства инверторного сварочного аппарата. Есть еще блок управления, но он влияет на удобство работы агрегата и на его настойку (ручная или автоматическая).

Теперь вы знаете, из каких частей состоит инверторный источник сварочного тока. Еще раз повторимся. Это выпрямитель, инвертор, собранный из транзисторов, трансформатор, который понижает напряжение, и установленный на выходе выпрямитель. Для начинающих сварочников эти элементы ни о чем не говорят. И вроде бы знать о них им нет необходимости. Ведь работать с инвертором одно удовольствие.

Он легкий (спасибо маленькому трансформатору).
Легко варит достаточно толстые металлические детали (спасибо высокому току и низкому напряжению).
Электрод не прилипает к поверхности металла (спасибо функции «Arc Force»).
Процесс поджига электрода упрощен за счет подачи на его конец в начале работы тока большой силы. Эта функция сварочного инвертора называется Hot Start.
Если появляется короткое замыкание при залипании электрода, напряжение в аппарате резко снижается до минимума. Это оберегает его от выхода из строя.

Итак, мы разобрались в устройстве сварочного инвертора, в его принципиальной схеме, и как он работает. Необходимо отметить, что к работающему сварочному инвертору (принцип работы у всех моделей одинаковый) есть несколько требований, два из которых – это длина питающего кабеля не больше 15 м и частота проводимого обслуживания – не реже двух раз в год. В основном его надо почистить от пыли.

8 комментариев к “Никакой магии или как работает сварочный инвертор”

Полное дилетанство. Попытка объяснить работу широтно-импульсной модуляции (ШИМ)колхозным методом, сами ничего не понимая. ).
Чего стоит только одно это- “По закону Ома снижение напряжение дает повышение силы тока”

Альберт, а чем вам этот закон не угодил?
Мощность – это вольт умноженный на ампер (можно и ампер умножить на вольт).
При изменении одного из этих двух параметров меняется и другое, сохраняя мощность.

По закону Ома, снижение напряжения даёт понижение силы тока, т.к. они прямопропорциональны. А о мощности там и речи нет.

дак блин написано больше сечение провода. А значит меньшее сопротивление

Согласен полностью. Не знаешь закон Ома – сиди дома. Понять объяснения автора невозможно, потому что он сам не понимает о чем говорит. Отсюда повторы и речь ни о чем.

Да пошло ты в пизду задрот, если такой умный иди в университет приподавать. Я все понял, понятно, доступно для особо не просвещенных. Если супер щариш нехуй это показывать твое эго зашкаливает

голоса

Рейтинг статьи