Procedura montażu domowych falowników spawalniczych własnymi rękami, schematami i opisem testów

Spawarki inwertorowe znajdują szerokie zastosowanie w budownictwie ze względu na ich wysoką wydajność i niską wagę. Jednak nie każdy może sobie pozwolić sobie takie narzędzie. Jedynym wyjściem jest wykonanie falownika spawalniczego „zrób to sam”. W Internecie istnieje wiele schematów takich urządzeń. Wiele z nich jest skomplikowanych i drogich, ale są też modele budżetowe.

Ogólne informacje o falowniku spawalniczym

Tradycyjne spawarki mają dość niską cenę, łatwą konserwację, jednak bardzo istotną wadą jest nie tylko ich waga, ale także zależność od napięcia. Wejście licznika elektronicznego jest ograniczone do mocy od 4 do 5 kW. Do spawania grubego metalu urządzenie zużywa znaczne ilości energii i często nie można wykonać pracy. Zostały one zastąpione spawarkami inwertorowymi.

Cel i cechy funkcjonowania

Służy do spawania w domu, a także w przedsiębiorstwach okołozapewnia stabilne spalanie oraz utrzymywanie łuku spawalniczego przy użyciu prądu o wysokiej częstotliwości (innej niż 50 Hz).

Falownik spawalniczy to zwykły zasilacz impulsowy, którego działanie opiera się na następujących zasadach:

1. Napięcie wejściowe (zasilanie falownika AC 220 V AC) jest konwertowane na DC.
2. Prąd stały jest przekształcany na prąd przemienny o wysokiej częstotliwości.
3. Istnieje proces konwersji napięcia poprzez jego zmniejszenie.
4. Prostowanie prądu i konwersja do spawania z zachowaniem częstotliwości.

Dzięki tym momentom zmniejsza się waga i wymiary aparatu. Aby złożyć spawanie inwerterowe własnymi rękami, musisz znać zasadę działania tego urządzenia.

Zasada działania sprzętu

W poprzednich modelach głównym elementem był ogromny potężny transformator mocy, który umożliwia odbieranie potężnych prądów w uzwojeniu wtórnym, które są niezbędne do spawania. Aby uzyskać taki prąd, konieczne jest użycie drutu o dużej średnicy, co wpływa na wagę spawarki.

Wraz z wynalezieniem zasilacza impulsowego łatwiej było rozwiązać problem z masą i wymiarami, ponieważ wymiary i waga samego transformatora zmniejsza się kilkadziesiąt lub setki razy. Na przykład, jeśli zwiększysz częstotliwość 6 razy, możesz zmniejszyć wymiary transformatoraale 3 razy. Powoduje to znaczne oszczędności materiałów.

Dzięki potężnym tranzystorom kluczowym zastosowanym w obwodzie falownika przełączanie odbywa się z częstotliwością od 50 do 80 kHz. Te tranzystory działają tylko przy stałym napięciu.

Jak wiadomo z toku fizyki, do uzyskania stałego napięcia stosuje się najprostsze urządzenie półprzewodnikowe - diodę. Dioda przepuszcza prąd w jednym kierunku, odcinając ujemne napięcia sinusoidalne. Ale użycie jednej diody prowadzi do dużych strat, dlatego stosuje się grupę składającą się z mocnych diod, która nazywa się mostkiem diodowym.

Na wyjściu mostka diodowego uzyskuje się stałe napięcie tętnienia. Filtr kondensatorowy służy do uzyskania normalnego napięcia stałego. Po tych przekształceniach na wyjściu filtra pojawia się napięcie stałe powyżej 220 V.

Blok składający się z mostka prostowniczego i elementów filtrujących nazywany jest zasilaczem (PSU).

Zasilacz służy jako źródło zasilania dla obwodu falownika. Tranzystory są połączone z transformatorem obniżającym napięcie, który jest pulsujący i pracuje z częstotliwościami w zakresie od 50 do 90 kHz. Moc takiego transformatora jest mniej więcej taka sama jak jego ogromnego brata - transformatora spawalniczego.

Modernizacja takiego urządzenia staje się lżejsza, ponieważ dzięki swoim rozmiarom i wadze pojawiają się dodatkowe możliwości zwiększenia stabilności spawarki.

Istnieje ogromna liczba domowych falowników spawalniczych, których schematy są zróżnicowane pod względem funkcjonalności i metod instalacji. Przeanalizujmy szczegółowo każdy z domowych modeli.

Wykonanie falownika rezonansowego

Jako podstawę musisz użyć zasilacza komputerowego AT, z którego będziesz potrzebować chłodnicy i radiatorów. Części pobierane są z podstawowej bazy monitorów i telewizorów, w przeciwnym razie, jeśli ich nie ma, kupuje się je na rynku. Wszystkie komponenty są tanie.

Zalecenia produkcyjne:

1. Aby uprościć obwód PWM, całkowicie go wyklucz, ponieważ wymagane jest stabilizowane napięcie uzyskane przez oscylator główny.
2. Użyj diod Zenera KC213, aby zapobiec uszkodzeniu tranzystorów.
3. Aby zmniejszyć odbiór i zakłócenia, konieczne jest zamontowanie tranzystorów mocy wysokiej częstotliwości w pobliżu transformatora.
4. Tory do mostka zasilającego i zasilacza na płycie wykonanej z grubej płytki PCB (min. 4 mm) należy poszerzyć (przepływ prądów do 30 A) i pocynować lutem ogniotrwałym (min. 2 mm).
5. DOużycie kabla zasilającego co najmniej 3 kwadraty.
6. W przypadku obwodów wysokiego napięcia należy stosować podwójną izolację (niepalna mika lub włókno szklane).
7. Dławik musi być bez metalowej osłony.
8. Dobra stała wentylacja.
9. Diody mocy (wyjścia) muszą być zabezpieczone przed przebiciem za pomocą obwodu RC.

Następnie musisz zdecydować o parametrach spawania inwertorowego własnymi rękami. Możliwe jest również wykorzystanie następujących cech:

1. Prąd obciążenia wyjściowego: od 5 do 120 A.
2. Napięcie (bez obciążenia): 90 V.
3. Czas trwania obciążenia może się różnić. Wszystko zależy od średnicy elektrody: 2 mm = 100%, 3 mm = 80%. Należy wziąć pod uwagę wpływ wysokiej temperatury.
4. Prąd wejściowy: około 10A.
5. Przybliżona waga: około 3 kg.
6. Podczas spawania musi być regulator natężenia prądu.
7. Rodzaj charakterystyki woltamperowej zapewniającej pracę w trybie półautomatycznym: opadająca.

Schemat wyposażenia

Główna część - oscylator główny jest montowany na mikroukładzie SG3524, który jest używany we wszystkich zasilaczach awaryjnych. Falownik charakteryzuje się niskim poborem mocy około 2,5 kW, co pozwala na zastosowanie go w mieszkaniu.

Transformator musi być zmontowanyoraz rdzenie typu E42, które są stosowane w starych monitorach lampowych. Do produkcji potrzebujesz około 5 sztuk takich transformatorów.

Do dławika należy użyć innego transformatora. Pozostałe elementy indukcyjne są zmontowane z rdzenia 2000HM. Diody i tranzystory należy instalować na grzejnikach z KTP-8 lub innym rodzajem pasty termoprzewodzącej. Napięcie w obwodzie otwartym wynosi około 36 V przy długości łuku od 4 do 5 mm, co pozwala na pracę z nim początkującym konstruktorom. Kable wyjściowe powinny być owinięte w rurki ferrytowe lub pierścienie ferrytowe z zasilacza.

Cechą konstrukcyjną obwodu jest występowanie maksymalnego prądu w uzwojeniu I podczas rezonansu.

Schemat 1 - Schemat spawania falownika rezonansowego

Ze względu na niewielką wagę i wymiary możliwa staje się modernizacja urządzenia.

Zapobiegaj przyklejaniu się elektrod

W tym przypadku używany jest tranzystor IRF510, który jest efektem polowym. Ponadto zapewnia również miękki start i przerwanie wejścia w mikroukładzie SG3524:

1. W wysokich temperaturach wyzwalany jest czujnik termiczny.
2. Wyłączanie za pomocą przełącznika.
3. Blokowanie przy zwarciu (zwarcie).

Proste urządzenie spawalnicze

Model ten jest przystosowany do napięcia 220 V i prądu 32A, po przeliczeniu jego wartość osiągnie 280A. Ta wartość wystarcza na mocny szew w odległości do 1,5 centymetra.

Schemat i akcesoria

Głównym elementem jest transformator, który jest dość trudny do wykonania, ale całkiem realistyczny.

Podstawowe dane:

1. Składa się z rdzenia ferrytowego (7 × 7 lub 8 × 8).
2. Uzwojenie pierwotne ma około 100 zwojów, a jego średnica wynosi 0,3 mm.
3. Uzwojenia wtórne - 3 sztuki: 15 zwojów i średnica drutu 1 mm; 15 zwojów - 0,2 mm; 20 zwojów - 0,35 mm.
4. Materiały na transformator: druty miedziane o odpowiedniej średnicy, włókno szklane, tekstolit, stal elektryczna (na rudę żelaza), materiał bawełniany.

Aby dobrze zrozumieć zasadę działania, należy dokładnie przestudiować schemat głównych jednostek.

Rysunek 1 - Schemat blokowy spawarki inwertorowej

Wyjaśnienie schematu:

1. Prostownik sieciowy AC-DC.
2. Listwa przeciwprzepięciowa wygładza tętnienia.
3. Przetwornica częstotliwości oparta jest na tranzystorach.
4. Transformator spawalniczy wysokiej częstotliwości uczestniczy w transformacji napięcia.
5. Prostownik mocy prostuje prąd do stałej określonej częstotliwości.
6. Przetwornica częstotliwości jest sterowana jako regulator do ustawiania trybu pracy.

Zasilacz i sekcja mocy

Blok składający się z transformatora, prostownika i filtra (lub systemu filtrów) jest wykonany oddzielnie od sekcji zasilającej.

Schemat 2 - Schemat ideowy zasilacza

Przewody (o długości nie większej niż 15 cm) do sterowania bramkami tranzystorów muszą być przylutowane bliżej tego ostatniego, a przewody są połączone ze sobą parami, ich przekrój nie ma znaczenia.

Podstawą zasilacza jest transformator obniżający napięcie o rdzeniu Ш20 × 208 2000 nm, a uzwojenie II jest nawinięte na kilka warstw drutu, którego izolacja nie jest uszkodzona. Konieczne jest nawijanie na wtórny sposób w następujący sposób, izolując warstwy: 3 warstwy, a następnie uszczelka fluoroplastyczna, następnie ponownie 3 warstwy i ponownie uszczelka fluoroplastyczna. Ma to na celu zwiększenie odporność na przeciążenie. Następnie umieść kondensator o napięciu co najmniej 1000 V na II uzwojeniu.

Aby zapewnić cyrkulację powietrza między warstwami uzwojeń, konieczny jest montaż na rdzeniu ferrytowym przekładnik prądowy podłączony do dodatniego, a jego rdzeń należy owinąć papierem termicznym (kasa fiskalna) wstążka). Podłącz diody prostownicze do grzejnika.

Schemat 3 - Sekcja mocy falownika

Jednostka inwerterowa i chłodzenie

Głównym celem jednostki inwertera jest proces konwersji prądu stałego na prąd przemienny o wysokiej częstotliwości. Wykorzystuje się do tego potężne tranzystory, chociaż w niektórych przypadkach możliwe jest zastąpienie mocniejszego 2 lub więcej tranzystorami średniej mocy.

Ważnym elementem całego urządzenia jest całkiem dobre chłodzenie. Aby to zrobić, powinieneś użyć coolera z technologii komputerowej, ale nie powinieneś ograniczać się do jednego, ponieważ potrzebujesz zapewnić wystarczające chłodzenie obwodu zasilania, którego grzejniki służą do odprowadzania ciepła, ale to ciepło jest konieczne znikać. Dla pełnej ochrony konieczne jest zainstalowanie czujnika temperatury (zainstalowanego na elemencie grzejnym), dzięki któremu nastąpi odłączenie zasilania z sieci.

Lutowanie, regulacja i kontrola działania

Lutowanie jest kluczowe, ponieważ od prawidłowego ułożenia części zależy od tego wielkość całego produktu i możliwość optymalnego chłodzenia. Diody i tranzystory są instalowane w przeciwnych kierunkach. Obwód wejściowy liczony jest z marginesem około 300 V.

Aby skonfigurować funkcję, potrzebujesz podłącz modulator szerokości impulsu do 15 V, aby zasilić chłodnicę. Przekaźnik włącza się razem z rezystorem R11 i powinien dostarczać 150mA.

Po przeprowadzonych manipulacjach należy przejść bezpośrednio do sprawdzenia działania urządzenia:

1. Włącz urządzenie z sieci.
2. Ustaw wysokie wartości prądu.
3. Sprawdź odczyty na oscyloskopie: w dolnej pętli napięcie wynosi około 500 V, ale nie więcej niż 550. Przy prawidłowym montażu napięcie to wyniesie co najmniej 350 V.
4. Odłącz oscyloskop i wyłącz falownik. Przygotuj elektrody.
5. Rozpocznij spawanie i monitoruj transformator, jeśli się zagotuje, a następnie ponownie posortuj obwód.
6. Po 3-4 szwach grzejniki nagrzewają się. Do chłodzenia należy pozostawić urządzenie do ostygnięcia bez odłączania go od sieci (chłodzenie spełni swoją funkcję).

Jeśli ten schemat wydawał się bardzo skomplikowany, rozważ schemat bardzo prostego urządzenia.

Najprostsze urządzenie do spawania inwertorowego

Model tej jednostki jest bardzo prosty i budżetowy. Jest łatwy w montażu dzięki prostemu schematowi obwodu.

Cały proces montażu można podzielić na etapy, dodatkowo konieczne jest zebranie wszystkich części, materiałów:

1. W skład uzwojenia transformatora wchodzą: uzwojenie z blachy miedzianej 4 cm i średnicy 0,3 mm, przekładki papierowe na kasę lub ściereczkę lakierowaną, przy przewijaniu używa się 3 pasków, a trzeba zaizolować ich. Zamiast cyny miedzianej można użyć drutu składającego się z kilku przewodów o średnicy do 0,7 mm (I - 100 zwojów, II - 15, II - 15 II - 20).
2. Zamontowana jest chłodnica.
3. Podstawa spawarki jest połączona z transformatorem składającym się z diod, tranzystorów.
4. Kondensatory są wymagane, aby wyeliminować przepięcia rezonansowe.
5. Musisz użyć snubbers do rozpraszania mocy (svv-81 i k78-2).
6. Zainstaluj wszystkie elementy na płycie getinax, w oparciu o wymiary konfiguracyjne.
7. Doprowadzić diody LED i rezystor zmienny (pokrętło) do panelu nastaw i wskazań.
8. Umieść to wszystko w etui.

Schemat 4 - Schemat najprostszego falownika spawalniczego do samodzielnego montażu

Po zmontowaniu urządzenie należy przy pierwszym uruchomieniu skonfigurować i zdiagnozować w celu wykrycia błędów obsługi.

Ustawienie falownika:

1. Podłącz 15V do PWM.
2. Podłącz przekaźnik po naładowaniu kondensatorów, aby zamknąć rezystor. Niebezpieczeństwo wybuchu w przypadku bezpośredniego użycia!
3. Bez obciążenia prąd mostka powinien być mniejszy niż 100mA.
4. Sprawdzenie poprawności montażu faz transformatora za pomocą oscyloskopu w wiązce 2-a. Ustaw częstotliwość PWM na 55 kHz i w tym przypadku napięcie nie powinno przekraczać 330 V.
5. Aby określić częstotliwość samego urządzenia, warto stopniowo obniżać częstotliwość PWM, aż na IGBT pojawi się obrót, ustalając ten wskaźnik (podziel przez 2 i dodaj częstotliwość nasycenia). To jest częstotliwość robocza transformatora.
6. Pobór mocy mostka to 150mA.
7. Transformator nie powinien robić dużo hałasu, jeśli występują efekty hałasu, zwróć uwagę na polaryzację.
8. Płynnie zwiększaj prąd falownika nzmienny rezystor. W takim przypadku odczyty oscyloskopu nie przekraczają 550 V. Optymalna wartość to 340 V.
9. Rozpocznij spawanie po 5 sekundach i stopniowo zwiększaj czas. Gotuj nie dłużej niż 3 minuty, pozwalając urządzeniu ostygnąć.

W ten sposób możesz zmontować falownik do spawania własnymi rękami. Nie jest konieczne stosowanie skomplikowanych schematów, ponieważ radioamatorzy znaleźli najlepsze rozwiązanie w opcji budżetowej. A poziom złożoności schematów waha się od dość złożonego do prostego. Aby zmontować falownik spawalniczy własnymi rękami, nie trzeba kupować drogich części, ale można użyć improwizowanych środków.