Трансформатор для сварочного инвертора своими руками

Как сделать сварочный трансформатор своими руками?

Время чтения: 10 минут

Сварочный аппарат просто обязателен, если вы хотите надежно соединить металлические детали. Ему под силу не только сварка, но и резка металлических заготовок. При этом состав и толщина металла могут быть неограниченными. Существует множество разновидностей сварочного оборудования, но на сегодняшний день особой популярностью пользуются трансформаторные, инверторные и полуавтоматические.

Многие домашние мастера хотели бы заняться сварочным делом для себя или в качестве подработки, но стоимость заводских аппаратов кажется им слишком высокой. Это не удивительно, ведь чтобы приобрести более-менее качественный аппарат вам придется выложить от 100 долларов и до бесконечности. Не все обладают такой возможностью.

В этой ситуации лучше сделать сварочный аппарат самому. Ну а если вы ничего в этом не смыслите, то начните с малого — со сборки трансформатор. Трансформатор — это буквально сердце сварочного аппарата. На этом этапе у многих могут возникнуть бесконечные вопросы: как намотать сварочный трансформатор? Как рассчитать сварочный трансформатор? Как сделать сварочный аппарат? Не беспокойтесь. В этой статье мы расскажем, как сделать сварочный трансформатор своими руками и получить отличную основу для дальнейшего изготовления самодельного аппарата.

Общая информация

Как мы сказали выше, трансформатор — это сердце сварочного аппарата. Он необходим для преобразования поступающего извне напряжения в переменный или постоянный ток, пригодный для сварочных работ. Представляет собой две обмотки (первичную и вторичную), которые связаны индуктивно. Обмотки располагаются на сердечнике, который является магнитопроводом и изготавливается из электротехнической стали.

Не важно, что вы собираете: сварочные трансформаторы для дома или мощный профессиональный аппарат. Он в любом случае должен обеспечить необходимые вам характеристики для выполнения сварки. Обычно при сборке самодельного аппарата наматывают трансформатор, рассчитанный на силу тока около 150-170 Ампер и способный выдержать напряжение около 50 В.

Этих характеристик достаточно для бытового применения. Вы сможете варить практически любые металлы и использовать электроды диаметром до 3 мм. При желании можно варить и «четверкой», но швы не будут такими же качественными. Под больший диаметр электрода нужно собирать более мощный аппарат.

Также при сборке трансформатора учитывайте его габариты. Размер трансформатора увеличится, если вы пожелаете сделать более мощный сварочный аппарат. Соответственно вес и габариты аппарат тоже увеличатся. Если для вас критичен вес и размер сварочника, то мы рекомендуем сделать аппарат с более слабыми характеристиками.

Особенности аппаратов с самодельным трансформатором

Сварочный аппарат из самодельного трансформатора не будет похож на стандартный заводской сварочник из магазина. Вы должны четко осознавать эту особенность. Не думайте, что сможете в домашних условиях собрать аппарат, идентичный заводскому. Это, конечно, возможно, но в таком случае действительно легче купить готовое устройство в магазине и не мучиться.

Обратите внимание

Какие же особенности стоит учитывать? Прежде всего, домашний аппарат на самодельном трансформаторе не сможет каждый раз выдавать одни и те же характеристики, даже если вы их вручную установите. Проще говоря, вы можете установить силу тока в 120 Ампер, а аппарат в большинстве случаев выдаст либо большее, либо меньшее значение. Погрешность будет всегда. В большинстве случаев она не критична, но если вам важно держать все под контролем, то лучше присмотритесь к покупным аппаратам, в которых все сделано по уму.

В домашних условиях трудно сделать точный регулятор, который позволит без погрешностей регулировать параметры сварки. Но если вам нужно сварить теплицу или забор, то не беспокойтесь об этом. Аппарат с самодельным трансформатором подойдет для этих задач. И погрешности не сильно повлияют на результат.

Если вы изготовите трансформатор, работающий на постоянном токе, то он будет существенно дешевле заводского. Но его надежность будет под вопросом, поскольку заводские аппараты оснащаются системой предохранителей, что редко встретишь в самоделках. Тем не менее, благодаря самостоятельно сборке вы можете намотать трансформатор с любыми характеристиками, а значит сделать как мощный, так и слабенький аппарат. Достаточно произвести расчет сварочного трансформатора для вашего аппарата.

Если вы решите использовать самодельный трансформатор для дальнейшей сборки аппарата, то его (и все остальные компоненты) можно поместить на металлический каркас или в корпус от какого-нибудь электроприбора (блок питания от ПК, например). Также вы можете использовать для сборки любые схемы и модернизировать их при конструировании. Но не забудьте проверить все узлы самодельного аппарата (и трансформатора в частности) перед тем как впервые включить устройство в сеть и приступить к сварке.

Это основные особенности, на которые вам нужно обратить внимание. Мы не упоминали необходимость наличия элементарных знаний в области электротехники. Это и так понятно. Но если вы ими не обладаете, то предварительно изучите тему и только затем приступайте к сборке трансформатора.

Трансформатор переменного тока

Самодельный сварочный трансформатор переменного тока — это классический тип трансформатора, который применятся в конструкции трансформаторного сварочного аппарата. Трансформатор, работающий на «переменке», проще трансформатора на «постоянке», дешевле и ремонтопригоднее. Но у него есть ряд существенных недостатков. На аппаратах с трансформатором переменного тока хуже поджигается дуга. Она горит нестабильно и требует от сварщика опыта. В противном случае швы получаются некачественными и дефектными.

Тем не менее, трансформатор на «переменке» — это основа трансформатора на «постоянке» (о котором мы расскажем далее), так что вам все равно придется научиться собирать его. И в этом нет ничего сложного.

Выбор проводов для обмотки

Для сборки сварочного трансформатора переменного тока вам необходимы провода для намотки первичной и вторичной обмотки. Также вам нужно сделать так называемый сердечник. Для этого нужна специальная электротехническая сталь, чтобы на этот сердечник уже намотать обмотки.

Определимся с техническими характеристиками, которые должен обеспечить наш трансформатор. Мы в качестве примера возьмем напряжение в 60 В и сварочный максимальный сварочный то от 120 до 160 Ампер. При таком раскладе минимальное сечение у проводов составляет 4 кв.мм.

Но мы рекомендуем использовать провода сечением 7 кв.мм., это оптимальный вариант. При использовании таких проводов ваш самодельный трансформатор не будет бояться перепадов напряжения. Ну а что касается диаметра медной жилы для первичной обмотки, то в данном случае оптимальным вариантом будет значение в 3 мм.

Подбирая провода обратите внимание на их оболочку. Она обязательно должна быть тканевой. Ни в коем случае не полимерной. Поскольку полимеры легко плавятся от избыточного нагрева, что часто приводит к короткому замыканию. Если по какой-то причине вы не смогли подобрать провод достаточного диаметра, то можете взять два тонких провода и наматывать их вместе.

Но учитывайте, что в такой ситуации обмотка увеличиться в размерах и трансформатор будет нуждаться в большем корпусе. Габариты аппарата и его вес так же увеличатся. Вся эта информация применима к первичной обмотке. Для вторичной обмотки можно использовать более толстые провода. Вроде тех, с помощью которых подключается держатель электрода.

Сборка сердечника

Итак, провода выбраны и подготовлены. Теперь нам нужно собрать тот самый сердечник. На изображении ниже показан идеальный по всем параметрам сердечник для самодельного трансформатора. Он стержневого типа.

Для сборки вам понадобятся пластинки, изготовленные из электротехнической стали. Оптимальная толщина одной пластинки — не менее 0.35 и не более 0.55 мм. А необходимый размер сердечника (a, b, c, d на рисунке выше) рассчитывается отдельно исходя из сечения провода. Но многие умельцы выбирают размеры «на глаз». Главное, чтобы все витки поместились.

Теперь приступаем к сборке сердечника. Возьмите пластины (они должны быть Г-образными) и складывайте в том порядке, который указан на изображении ниже. Когда вы получите сердечник достаточной толщины, скрепите все пластинки по углам с помощью болтов. Обработайте пластинки с помощью надфиля. Потом изолируйте сердечник.

Намотка

Следующий этап — намотка трансформатора. Сначала наматывается первичная обмотка. Необходимо сделать около 210-215 витков. Мотать нужно так, как указано на изображении ниже. Когда сделаете все витки, прикрепите сверху текстолитовую пластинку. На ней можно закрепить концы обмотки, используя болты.

Далее вам нужно перемотать вторичную обмотку. На ней необходимо сделать около 70 витков. Затем так же прикрепите текстолитовую пластинку и на ней закрепите концы обмотки с помощью болтов. Готово! Трансформатор можно использовать и в таком виде, а можно применить для дальнейших модификаций. На изображении ниже показан конечный вид намотанного трансформатора.

Трансформатор постоянного тока

Из трансформатора можно собрать не только аппарат переменного тока, но и сварочник на постоянном токе. Соответственно, для этих целей нужно изготовить трансформатор постоянного тока. Такой трансформатор будет полезен для полуавтомата или инвертора. Он позволяет получить стабильную, легко поджигающуюся дугу. Подобному аппарату под силу сварка любых металлов, в том числе нержавеющей стали или чугуна.

Для сборки трансформатора постоянного тока вам понадобится всего 10-15 минут. Поскольку мы будем просто модернизировать трансформатор переменного тока, сделанный ранее. Вам необходимо подключить выпрямитель к вторичной обмотке. Выпрямитель должен быть собран на диодах.

У диодов должно быть нормальное охлаждение и они должны быть рассчитаны на ток с силой около 200 Ампер. Мы рекомендуем использовать диоды типа Д161. Также нам необходимо выровнять ток. Для этого нужно взять два конденсатора С1 и С2. Их основные характеристики должны быть такими: 15000 мкФ, напряжение 50В. Все компоненты собираются по схеме, которую вы можете видеть ниже. L1 — это дроссель, он нужен для регулировки тока. Х4 — это контакты, предназначенные для подключения держака электрода. А х5 — это контакты для подключения массы.

Данная схема сварочного трансформатора проверена временем и отлично себя зарекомендовала. Вполне рабочая схема, при этом очень удобная.

Вместо заключения

Чтобы собрать трансформатор для сварки своими руками не обязательно обладать специфичными навыками. Но желательно иметь хотя бы базовые знания в области электротехники и понимать, как их применить. Если у вас нет этих знаний, то потратьте буквально неделю на изучение темы. В интернете есть множество бесплатных учебников и наглядных видеороликов. После такого краткосрочного самостоятельного обучения вы уже будете больше понимать и сможете попытать свои силы в сборке трансформатора. А после соберете полноценного сварочного аппарат.

Ведь у самодельного аппарата есть множество достоинств. Он экономичный, недорогой, функциональный и ремонтопригодный. Вы сами выбираете, какие детали и какого качества использовать для сборки. Благодаря такой особенности дальнейший ремонт и техническое обслуживание самодельного сварочника не будет проблемой. И уж точно не «влетит в копеечку».

Словом, желаем вам удачи в изучении темы и в сборке самодельного аппарата! Делитесь своим опытом и советами в комментариях ниже. Это будет полезно для многих читателей.

Источник

Сварочный инвертор своими руками: схемы и инструкция по сборке

Изготовить сварочный инвертор своими руками, даже не обладая глубокими знаниями в электронике и электротехнике, вполне возможно, главное – строго придерживаться схемы и постараться хорошо разобраться в том, по какому принципу работает такое устройство. Если сделать инвертор, технические характеристики и КПД которого будут мало отличаться от аналогичных параметров серийных моделей, можно сэкономить приличную сумму.

Самодельный сварочный инвертор

Не следует думать, что самодельный аппарат не даст вам возможности эффективно проводить сварочные работы. Такое устройство, даже собранное по простой схеме, позволит вам выполнять сварку электродами диаметром 3–5 мм и на длине дуги, равной 10 мм.

Характеристики самодельного инвертора и материалы для его сборки

Собрав сварочный инвертор своими руками по достаточно простой электрической схеме, вы получите эффективное устройство, обладающее следующими техническими характеристиками:

• величина потребляемого напряжения – 220 В;
• сила тока, поступающего на вход аппарата, – 32 А;
• сила тока, формируемого на выходе устройства, – 250 А.

Схема сварочного аппарата инверторного типа с такими характеристиками включает следующие элементы:

• блок питания;
• драйверы силовых ключей;
• силовой блок.

Прежде чем начать собирать самодельный инвертор, надо подготовить рабочие инструменты и элементы для создания электронных схем. Так, вам понадобятся:

• набор отверток;
• паяльник для соединения элементов электронных схем;
• нож;
• ножовка для работы по металлу;
• резьбовые крепежные элементы;
• листовой металл небольшой толщины:
• элементы, из которых будут формироваться электронные схемы;
• медные провода и полосы – для намотки трансформаторов;
• термобумага от кассового аппарата;
• стеклоткань;
• текстолит;
• слюда.

Для домашнего использования чаще всего собирают инверторы, работающие от стандартной электрической сети с напряжением 220 В. Однако при необходимости можно сделать устройство, которое будет работать от трехфазной электрической сети с напряжением 380 В. Такие инверторы имеют свои преимущества, наиболее важным из которых является более высокий КПД, по сравнению с однофазными аппаратами.

Блок питания

Одним из важнейших элементов блока питания сварочного инвертора является трансформатор, который мотается на феррите Ш7х7 или 8х8. Это устройство, обеспечивающее подачу стабильного напряжения, формируется из 4 обмоток:

• первичной (100 витков провода ПЭВ диаметром 0,3 мм);
• первой вторичной (15 витков провода ПЭВ диаметром 1 мм);
• второй вторичной (15 витков провода ПЭВ диаметром 0,2 мм);
• третьей вторичной (20 витков провода ПЭВ диаметром 0,3 мм).

Чтобы минимизировать негативное влияние перепадов напряжения, регулярно возникающих в электрической сети, намотку обмоток трансформатора следует выполнять по всей ширине каркаса.

Процесс намотки силового трансформатора

После выполнения первичной обмотки и изоляции ее поверхности при помощи стеклоткани, на нее наматывают слой экранирующего провода, витки которого должны ее полностью перекрывать. Витки экранирующего провода (он должен иметь такой же диаметр, как и провод первичной обмотки) выполняются в том же направлении. Такое правило актуально и для всех остальных обмоток, формируемых на каркасе трансформатора. Поверхности всех обмоток, наматываемых на каркас трансформатора, также изолируются друг от друга при помощи стеклоткани или обычного малярного скотча.

Чтобы величина напряжения, поступающего от блока питания на реле, находилась в пределах 20–25 В, необходимо подобрать резисторы для электронной схемы. Основной функцией блока питания сварочного инвертора является преобразование переменного тока в постоянный. Для этих целей в блоке питания используются диоды, собранные по схеме «косого моста».

Схема блока питания инвертора (нажмите для увеличения)

В процессе работы диоды такого моста сильно нагреваются, поэтому их обязательно надо монтировать на радиаторах, в качестве которых можно использовать охлаждающие элементы от старых компьютеров. Для монтажа диодного моста необходимо использовать два радиатора: верхняя часть моста через слюдяную прокладку крепится к одному радиатору, нижняя через слой термопасты – ко второму.

Выводы диодов, из которых сформирован мост, должны быть направлены в ту же сторону, что и выводы транзисторов, при помощи которых постоянный ток будет преобразовываться в высокочастотный переменный. Провода, соединяющие эти выводы, должны быть не длиннее 15 см. Между блоком питания и инверторным блоком, основу которого и составляют транзисторы, располагается лист металла, прикрепляемый к корпусу аппарата при помощи сварки.

Закрепление диодов на радиаторе

Силовой блок

Основой силового блока сварочного инвертора является трансформатор, за счет которого снижается величина напряжения высокочастотного тока, а его сила – увеличивается. Для того чтобы сделать трансформатор для такого блока, необходимо подобрать два сердечника Ш20х208 2000 нм. Для обеспечения зазора между ними можно использовать газетную бумагу.

Обмотки такого трансформатора выполняются не из провода, а из медной полосы толщиной 0,25 мм и шириной 40 мм.

Каждый ее слой для обеспечения термоизоляции обматывается лентой от кассового аппарата, которая демонстрирует хорошую износоустойчивость. Вторичная обмотка трансформатора формируется из трех слоев медных полос, которые изолируются между собой при помощи фторопластовой ленты. Характеристики обмоток трансформатора должны соответствовать следующим параметрам: 12 витков х 4 витка, 10 кв. мм х 30 кв. мм.

Многие пытаются сделать обмотки понижающего трансформатора из толстого медного провода, но это неверное решение. Такой трансформатор работает на токах высокой частоты, которые вытесняются на поверхность проводника, не нагревая его внутреннюю часть. Именно поэтому для формирования обмоток оптимальным вариантом является проводник с большой площадью поверхности, то есть широкая медная полоса.

Самодельный выходной дроссель инвертора

В качестве термоизоляционного материала можно использовать и обычную бумагу, но она менее износоустойчива, чем лента от кассового аппарата. От повышенной температуры такая лента потемнеет, но ее износоустойчивость от этого не пострадает.

Трансформатор силового блока в процессе своей работы будет сильно нагреваться, поэтому для его принудительного охлаждения необходимо использовать кулер, в качестве которого может быть применено устройство, ранее использовавшееся в системном блоке компьютера.

Инверторный блок

Даже простой сварочный инвертор должен выполнять свою основную функцию – преобразовывать постоянный ток, сформированный выпрямителем такого аппарата, в переменный ток высокой частоты. Для решения этой задачи применяются силовые транзисторы, открывающиеся и закрывающиеся с высокой частотой.

Принципиальная схема инверторного блока (нажмите для увеличения)

Инверторный блок аппарата, отвечающий за преобразование постоянного тока в высокочастотный переменный, лучше собирать на основе не одного мощного транзистора, а нескольких менее мощных. Такое конструктивное решение позволит стабилизировать частоту тока, а также минимизировать шумовые эффекты при выполнении сварочных работ.

В электронной схеме сварочного инвертора также присутствуют конденсаторы, соединенные последовательно. Они необходимы для решения двух основных задач:

• минимизации резонансных выбросов трансформатора;
• снижения потерь в транзисторном блоке, возникающих при его выключении и обусловленных тем, что транзисторы открываются гораздо быстрее, чем закрываются (в этот момент и могут возникать потери тока, сопровождаемые нагреванием ключей транзисторного блока).

Собранная электронная часть инвертора

Система охлаждения

Силовые элементы схемы самодельного сварочного инвертора сильно нагреваются в процессе работы, что может привести к их выходу из строя. Чтобы этого не произошло, кроме радиаторов, на которых монтируют наиболее нагревающиеся блоки, необходимо использовать вентиляторы, отвечающие за охлаждение.

Если у вас имеется в наличии мощный вентилятор, можно обойтись и им одним, направив поток воздуха от него на понижающий силовой трансформатор. Если же вы используете маломощные вентиляторы от старых компьютеров, их потребуется порядка шести штук. Одновременно три таких вентилятора следует установить рядом с силовым трансформатором, направив поток воздуха от них на него.

Мощный вентилятор обеспечит хорошее охлаждение элементов устройства

Для предотвращения перегрева самодельного сварочного инвертора следует также использовать термодатчик, установив его на самый нагревающийся радиатор. Такой датчик в случае достижения радиатором критической температуры отключит поступление электрического тока на него.
Чтобы система вентиляции инвертора работала эффективно, в его корпусе должны присутствовать правильно выполненные заборщики воздуха. Решетки таких заборщиков, через которые внутрь устройства будут поступать потоки воздуха, не должны ничем перекрываться.

Сборка инвертора своими руками

Для самодельного инверторного устройства необходимо подобрать надежный корпус или сделать его самостоятельно, используя для этого листовой металл толщиной не менее 4 мм. В качестве основания, на котором будет смонтирован трансформатор сварочного инвертора, можно использовать лист гетинакса толщиной не менее 0,5 см. Сам трансформатор крепится на таком основании при помощи скоб, которые можно изготовить своими руками из медной проволоки диаметром 3 мм.

Раздвижной корпус заводского изготовления

Для создания электронных плат устройства можно использовать фольгированный текстолит толщиной 0,5–1 мм. При монтаже магнитопроводов, которые в процессе работы будут нагреваться, надо предусматривать зазоры между ними, необходимые для свободной циркуляции воздуха.

Для автоматического управления работой сварочного инвертора вам потребуется приобрести и установить в него ШИМ-контроллер, который будет отвечать за стабилизацию силы сварочного тока и величины напряжения. Чтобы вам было удобно работать с вашим самодельным аппаратом, в лицевой части его корпуса необходимо смонтировать органы управления. К таким органам относятся тумблер включения устройства, ручка переменного резистора, при помощи которой регулируется сварочный ток, а также зажимы для кабелей и сигнальные светодиоды.

Пример компоновки передней панели инвертора

Диагностика самодельного инвертора и его подготовка к работе

Сделать инверторный сварочный аппарат – это половина дела. Не менее важной задачей является его подготовка к работе, в процессе которой проверяется корректность функционирования всех элементов, а также их настройка.

Первое, что требуется сделать при проверке самодельного сварочного инвертора, – это подать напряжение 15 В на ШИМ-контроллер и один из охлаждающих вентиляторов. Это позволит одновременно проверить работоспособность контроллера и избежать его перегрева в процессе выполнения такой проверки.

Проверка выходного напряжения тестером

После того как конденсаторы аппарата зарядились, к электрическому питанию подключают реле, которое отвечает за замыкание резистора. Если подать на резистор напряжение напрямую, минуя реле, может произойти взрыв. После того как реле сработает, что должно произойти в течение 2–10 секунд после подачи напряжения на ШИМ-контроллер, необходимо проверить, произошло ли замыкание резистора.

Когда реле электронной схемы сработают, на плате ШИМ должны сформироваться прямоугольные импульсы, поступающие к оптронам. Это можно проверить, используя осциллограф. Правильность сборки диодного моста устройства также необходимо проверить, для этого на него подают напряжение 15 В (сила тока при этом не должна превышать 100 мА).

Фазы трансформатора при сборке устройства могли быть неправильно подключены, что может привести к некорректной работе инвертора и возникновению сильных шумов. Чтобы этого не произошло, правильность подключения фаз необходимо проверить, для этого используется двухлучевой осциллограф. Один луч прибора подключается к первичной обмотке, второй – ко вторичной. Фазы импульсов, если обмотки подключены правильно, должны быть одинаковыми.

Использование осциллографа для диагностики инвертора

Правильность изготовления и подключения трансформатора проверяется при помощи осциллографа и подключения к диодному мосту электрических приборов с различным сопротивлением. Ориентируясь на шумы трансформатора и показания осциллографа, делают вывод о том, что необходимо доработать в электронной схеме самодельного инверторного аппарата.

Чтобы проверить, сколько можно непрерывно работать на самодельном инверторе, необходимо начать его тестировать с 10 секунд. Если при работе такой продолжительности радиаторы устройства не нагрелись, можно увеличить период до 20 секунд. Если и такой временной промежуток не сказался негативно на состоянии инвертора, можно увеличить продолжительность работы сварочного аппарата до 1 минуты.

Обслуживание самодельного сварочного инвертора

Чтобы инверторный аппарат служил длительное время, его необходимо правильно обслуживать.

В том случае, если ваш инвертор перестал работать, необходимо открыть его крышку и продуть внутренности пылесосом. Те места, где осталась пыль, можно тщательно почистить при помощи кисточки и сухой тряпки.

Первое, что необходимо сделать, проводя диагностику сварочного инвертора, – это проверить поступление напряжения на его вход. Если напряжение не поступает, следует продиагностировать работоспособность блока питания. Проблема в этой ситуации также может заключаться в том, что сгорели предохранители сварочного аппарата. Еще одним слабым звеном инвертора является температурный датчик, который в случае поломки подлежит не ремонту, а замене.

Часто выходящий из строя термодатчик, находящийся обычно на диодном блоке или дросселе

При выполнении диагностики необходимо обращать внимание на качество соединений электронных компонентов аппарата. Определить некачественно выполненные соединения можно визуально или при помощи тестера. Если такие соединения выявлены, их необходимо исправить, чтобы не столкнуться в дальнейшем с перегревом и выходом из строя сварочного инвертора.

Только в том случае, если вы уделяете должное внимание вопросам обслуживания инверторного устройства, можно рассчитывать на то, что оно прослужит вам долгое время и даст возможность выполнять сварочные работы максимально эффективно и качественно.

Источник