Простой инверторный сварочный своими руками. Сварочный инвертор своими руками: схемы и инструкция по сборке.

Еще совсем недавно сварочный аппарат был агрегатом большим, тяжелым и неудобным. Все изменилось, когда появились инверторные технологии, которые помогли создать условия для простоты проведения сварочных работ. Сам же прибор инверторного типа оказался компактным, легким и простым в производстве работ. Это оценили домашние мастера, которые периодически используют электрическую сварку на даче или в частном доме. И хотя эти агрегаты давно уже присутствуют на рынке, вопрос, сварочный аппарат инвертор какой лучше, волнует многих. Поэтому стоит в этом вопросе разобраться.

Три категории сварочных приборов инверторного типа, которые деляться по чисто техническим характеристикам, где главную роль играет мощность аппарата, длительность его бесперебойной работы и величина силы сварочного тока.

• Бытовые (домашние) инверторы, которые используются в домашних условиях и в гаражах. С помощью них можно добиться неплохого качества сварочного шва, но длительность работы небольшая. Величина номинального сварочного тока варьируется в диапазоне 120-200 ампер.
• Профессиональные. Используют чаще в чисто коммерческих целях для производства монтажа трубопроводов небольшого диаметра, сборки каркасов, ограждений и так далее. Такие сварочные аппараты инверторного типа работают продолжительное время. Сила сварочного тока: 200-300 ампер.
• Промышленные. Это большие по габаритам сварочные агрегаты, работающие беспрерывно. Используют для сооружения больших металлических конструкций, к которым предъявляются жесткие требования по прочности и надежности. С их помощью варят трубопроводы, в которых жидкости и газы перемещаются под большим давлением. Серьезное сварочное оборудование с номинальным током от 250 до 500 ампер.

У каждой категории свои поставленные задачи и требования, объем выполняемых работ, плюс условия эксплуатации. Цена у инверторов разная. Соответственно и выбор сварочного инвертора зависит от его класса.

Бытовые инверторы

Бытовой или домашний сварочный инвертор выбирается по нескольким параметрам. Так как он самый простой, то и критериев выбора у него немного.

• Мощность (номинал сварочного тока).
• Параметры питающей сети.
• Цена агрегата.
• Модель.

Что касается мощности, то тут есть один важный нюанс. Зависимость от условий эксплуатации, примененные к аппарату. Какой толщины металлические заготовки будут им свариваться. Если будет производиться сварка листов толщиною 2-3 мм, то для этого придется использовать электрод диаметром 3 мм. А значит, для этих работ потребуется аппарат с номинальным током 120 ампер. Это ток, при котором прибор не будет перегреваться. Он в данном случае является максимальной величиной. Но придется выбирать этот показатель на 30-50% больше. Фактически он у вас должен быть 160-180 ампер. Почему так поступают?

• Отечественные линии электропередач не могут обеспечить стабильные параметры сети. Особенно это касается сельской местности и маленьких городов. Поэтому падение напряжения в сети – дело обычное. Упало напряжение, упала мощность сварочного инвертора. Номинальный ток становится ниже, падает качество сварочного шва. На падение тока сварки влияет и питающий кабель. Длина больше 15 м и небольшое сечение провода также влияет на этот показатель не в лучшую сторону.
• Добавим, что не все производители указывают в паспорте изделия точные параметры и технические характеристики. Так что стоит подстраховаться.
• К тому же отметим, что у всех бытовых сварочных инверторов функциональность одинаковая. Приобретая аппарат мощностью больше, никто не проигрывает.

Параметры сети для бытовых приборов такие: напряжение 220 вольт, просадки в пределах 20-30%. Здесь минимальное значение – 150 В, максимальное – 264 В.

Внимание! Если напряжение в питающей сети всегда снижено, то рекомендуется подбирать инверторные сварочные аппараты, в паспорте которых написано – эксплуатация при пониженном напряжении, работа от генераторов возможна.

На рынке присутствуют модели инверторов, которые предназначаются для стабильных сетей. В них другие показатели просадки: от 180 до 253 вольт. Такие модели лучше всего использовать в городских условиях эксплуатации. Обратите внимание на то, что эти сварочные агрегаты при снижении или повышении величин напряжения больше указанных выше тут же отключаются. И это спасает их от выхода из строя. Правда, автоматическое выключение стоит не на всех моделях.

Не последнее слово в вопросе, как выбрать сварочный инвертор для дома и дачи, скажет его цена. Здесь, как и во многом другом, цена определяет качество. Хотя на рынке сегодня можно найти хорошие сварочные аппараты с оптимальным соотношением качества и цены. Но самые дешевые – это китайские сварочные приборы. К ним относятся одноплатовые модели. В них основные части и элементы собраны на одном плато. Если при перегрузках оно сгорит, то стоимость ремонта будет равна покупке нового инвертора. Определить эту модель можно по вертикально расположенным силовым разъемам для подключения питающего кабеля.

Дополнительные функции

Сегодня все чаще на рынке появляются сварочные инверторы с дополнительными функциями, упрощающими сам процесс сварки. Это важно для начинающих сварочников (как говорят на Украине).

1. Функция называется «ARC FORCE» - форсаж (сила) дуги. Она дает возможность электроду не прилипнуть к поверхности свариваемого металла. Увеличивается автоматически номинальный ток сварки.
2. HOT START – функция, которая упрощает розжиг дуги. Если это делать при помощи обычного сварочного трансформатора, то даже опытные сварщики иногда это делают с трудом. В инверторе на мгновения увеличивается сила тока на электроде, поэтому дуга горит стабильно.
3. ANTI STICK – необходимая функция. С ее помощью можно избавиться от прилипания электрода к поверхности свариваемых металлических деталей. Аппарат тут же отключается, если электрод залип, ведь так может произойти короткое замыкание.

И еще один критерий выбора. Перед тем как выбрать инверторный сварочный аппарат для дома, необходимо собрать информацию о сервисных центрах в вашем городе, которые при необходимости смогут отремонтировать выбранную вами модель. Если такой центр есть, то смело можно покупать выбранный вами прибор.

Рейтинг лучших сварочных инверторов

И последний критерий выбора – модель. Давайте рассмотрим рейтинг надежности аппаратов и определим ТОП 10 лучших. Выбор основывается на отзывах потребителей и специалистов. Итак, в ТОП 10 входят.

1. Лучшие сварочные инверторы ручного типа для дуговой сварки. FUBAG IR 200, СВАРОГ ARC 205, РЕСАНТА САИ 220.
2. Хорошие сварочные инверторы полуавтоматы. AURORA OVERMAN 180, СВАРОГ EASY MIG 160, ELITECH ИС 190П.
3. Универсальные модели (надежные). ТОРУС 200С Супер, СВАРОГ TECH ARC 205 B, ФОРСАЖ 161, КЕДР MIG 160GDM.

Компании и фирмы в рейтинге 10 лучших – это огромным опытом за плечами в производстве сварочного оборудования. Это лидеры в свой категории. Есть в их модельном ряду и бюджетные варианты, и дорогие, но многофункциональные. Поэтому подобрать хороший сварочный инвертор (по надежности) сегодня не проблема. Выбирая его, обязательно учитывайте, какой вариант из предложенных моделей вы хотите иметь у себя в гараже или доме.

Обратите внимание, что во всех категория присутствует компания Сварог. Это совместный проект России и Китая. Прибор этой марки работает и как обычный инвертор с дуговой ручной сваркой, и как аппарат аргонодуговой сварки. Правда, полноценно он аргоной сваркой работать не может, потому что у него нет переключения в режим переменного тока, от которого можно производить сварку алюминия. Высокая популярность помогла расширить регионы, где данная модель продается. Приобрести инверторы Сварог сегодня можно практически везде в России.

Заключение по теме

Отвечая на вопрос, какой сварочный инвертор лучше для дома или для дачи, обратите внимание не условия его эксплуатации. Из всех сварочных аппаратов лучше купить тот, который подойдет под ваши требования. А требования не такие уж и сложные – долго и без проблем выполнял свою работу. А для этого придется пройтись по критериям выбора: техническим характеристикам самого прибора и питающей сети. Обязательно посмотрите видео – как правильно выбрать сварочный инвертор для дома. Не забываем, что лучше выбрать качественный и дорогой вариант, чем дешевый, с которым у вас будут одни трудности.

Комментариев:

Комментариев:

• Обслуживание и ремонт сварочного аппарата: основные моменты

В настоящее время наиболее популярным, функциональным и производительным оборудованием для сварки является сварочный аппарат инвертор.

Для сварки зачастую используют инвертор. Он компактный и удобный в пользовании.

В качестве силовых переключателей в таком оборудовании применяются полевые транзисторы высокой мощности. Это позволило существенно уменьшить размеры и массу агрегата. На рынке доступен большой выбор подобного оборудования. Все доступные модели имеют практически одинаковый принцип действия. Единственным недостатком, который может избавить от желания купить такой агрегат, является его достаточно высокая стоимость. Однако вы можете приложить немного усилий и собрать инвертор своими руками.

Особенности самодельного сварочного аппарата инвертора

Рассматриваемый сварочный аппарат инвертор состоит из следующих основных элементов:

• блока питания;
• драйвера силовых ключей;
• силовой части.

Самодельный сварочный аппарат инвертор будет иметь следующие характеристики:

• максимальное значение потребляемого тока – 32 А;
• ток сварки – не более 250 А;
• сетевое напряжение – 220 В.

Такой сварочный аппарат инвертор сможет без особых проблем варить с использованием электрода диаметром 3-5 мм и длиной дуги до 10 мм. Коэффициент полезного действия самодельного агрегата ничуть не уступает готовым магазинным приборам для сварки.

Вернуться к оглавлению

Подготовка к сборке сварочного аппарата

Для сборки агрегата вам понадобится следующее:

• электротехническая сталь;
• хлопчатобумажная ткань;
• медные провода;
• стеклоткань;
• текстолит.

Для стабилизации напряжения обмотки должны быть выполнены по всей ширине каркаса. Всего в конструкции рассматриваемого сварочного аппарата инвертора будет 4 обмотки:

• первичная – состоит из 100 витков, ПЭВ 0,3 мм;
• три вторичные обмотки – одна на 15 витков (ПЭВ 1 мм), другая – тоже из 15 витков (ПЭВ 0,2 мм), третья – из 20 витков (ПЭВ 0,3 мм).

Плата с блоком питания монтируется отдельно. Между ней и силовой частью будет расположен лист металла. Его необходимо электрически прикрепить к корпусу сварочного аппарата инвертора.

Для управления затворками будут использоваться проводники. Их следует припаять на минимальном расстоянии от транзисторов. Они должны попарно скручиваться друг с другом. Сечение особого значения не имеет. Длина же проводников должна быть не более 15 см.

Перед сборкой сварочного аппарата инвертора нужно внимательно изучить и разобраться в его принципиальной схеме.

Блок питания рассматриваемого агрегата представляет собой традиционный флайбэк. Первичную обмотку блока нужно будет накрыть экранирующей обмоткой. Она делается из такого же провода. Наложенные витки должны полностью перекрыть первичные и иметь с ними одинаковое направление. Между обмотками устраивается изоляция. Ее можно сделать из лакоткани или малярного скотча.

При настройке блока питания сварочного аппарата вам нужно подобрать такое сопротивление, чтобы напряжение, подаваемое на питание реле, составляло 20-25 В. Подберите надежные и мощные радиаторные элементы для входных выпрямителей. Для этой цели отлично подходят модели, которые использовались в старых компьютерах. Их можно недорого купить на радиорынке.

Схема управления включает всего 1 термический датчик. Он будет размещен внутри корпуса радиатора. На том же радиорынке следует купить ШИМ-контроллер для блока управления. Через его канал регулирования будет осуществляться стабилизация тока в дуге. При помощи конденсатора будет определяться напряжение ШИМ. От самого же напряжения зависит сила тока сварки.

Вернуться к оглавлению

Пошаговая инструкция по сборке сварочного аппарата инвертора

Для обмотки дросселя используйте обмоточный провод.

Прежде всего подготовьте все детали, указанные на принципиальной схеме. Для сборки такого сварочного инвертора можно использовать доступные материалы, которые продаются в любом магазине радиотехники и электроники. Перед тем как использовать детали, удостоверьтесь в их работоспособности.

Подберите готовый дроссель или сделайте его на стальном магнитопроводе. Для изготовления обмотки дросселя используйте провод ПЭВ-2. Нужно сделать 175 витков.

Самые доступные конденсаторы, которые можно использовать для сборки такого сварочного аппарата инвертора, – это конденсаторы К78.

Они широко использовались в старых телеприемниках, поэтому найти их не составит труда. Рабочее напряжение конденсаторов должно быть не меньше 1000 В. Если не удается найти конденсатор с нужным напряжением, используйте несколько элементов, чтобы их общая емкость соответствовала требуемому номиналу.

Для сборки инвертора понадобятся несколько транзисторов.

Купите несколько транзисторов КУ221А небольшой мощности. Не стоит использовать вместо них один мощный транзистор, т.к. из-за этого снизится рабочая частота, а во время проведения сварочных работ будет появляться неприятный громкий звук. Да и неправильно подобранная мощность может привести к тому, что уже очень скоро придется выполнять ремонт оборудования.

При сборке сварочного инвертора выдерживайте требуемые зазоры между обмотками и магнитопроводами. В обмотки заложите пластины из текстолита. Благодаря этому повысится электробезопасность сварочного аппарата и будет обеспечиваться его достаточное охлаждение.

Далее вам нужно прикрепить трансформатор к основанию самодельного сварочного инвертора. Используйте для этого 2-3 скобы. Скобы можно сделать из медной проволоки диаметром от 3 мм. Платы изготавливаются из фольгированного текстолита. Для этого подойдет материал толщиной порядка 0,5-1 мм. В каждой плате следует подготовить 4 узких прорези, благодаря которым будет снижаться нагрузка на выводы диодов.

После того, как Вы вывели ручку тумблера и светодиоды на лицевую сторону, Вы практически получите готовый справочный аппарат.

Все собранные узлы агрегата установите на основание. Его можно сделать из пластины гетинакса. Будет достаточно пластины толщиной 0,5 см. В ее центре нужно сделать круглое окно под вентилятор. Последний обязательно защитите решеткой. Между магнитопроводами должен оставаться воздушный зазор.

Выведите на лицевую сторону основания светодиоды и ручку тумблера, а также зажимы для кабелей и ручку переменного резистора. В результате вы получите практически готовый сварочный аппарат. Эту конструкцию необходимо поместить в кожух из текстолита или винипласта. Стенки кожуха должны иметь толщину от 4 мм. Установите на держатель для электрода кнопку. Ее и подключаемый к ней кабель необходимо надежно изолировать.

Вернуться к оглавлению

Подключение самодельного сварочного аппарата

Готовый сварочный инвертор нужно подключить в сеть или к аккумулятору. Для подключения к аккумулятору используйте зажимы. Обязательно соблюдайте полярность. Черный зажим идет на”-”, а красный – на “+”. В случае если между аккумулятором и бортовой сетью агрегата присутствует соединение, его можно не отсоединять. В момент подключения выходов сварочного инвертора с аккумулятором должна появиться искра.

Подключите устройства к розетке. Розетка должна иметь предохранитель или функцию автоматического выключения. В случае необходимости допускается использование удлинителя до 50 м.

Включите кнопку агрегата. Если все нормально, то загорится зеленый светодиод. Он будет гореть зеленым до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не будет выходить за приемлемые границы.

При подключении и использовании самодельного инвертора нужно учитывать еще один очень важный момент. В том случае, если при на нагрузку напряжение аккумулятора снизится до 10,5 Вт и будет продолжать падать в течение более чем 1 минуты, аппарат автоматически отключится. Это предотвратит полную разрядку аккумулятора и избавит от необходимости его ремонта. Менее продолжительные падения напряжения не навредят ни сварочному аппарату, ни аккумулятору, ни сети.

СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ СВОИМИ РУКАМИ

1. Немного теории и основные требования к сварочному аппарату.

В связи с тем, что данное пособие не является технологической картой, то я не привожу ни разводку печатных плат, ни конструкцию радиаторов, ни порядок размещения деталей в корпусе, ни конструкцию самого корпуса! Всё это не имеет значения и никак не влияет на работу аппарата! Важно только, что на транзисторах (на всех вместе, а не на одном) моста выделяется около 50 ватт, и на силовых диодах тоже около 100 ватт, итого около 150 ватт! Как Вы распорядитесь этим теплом меня мало волнует, хоть в стакан с дистилированной водой их опустите (шутка:-))), главное не разогревайте их выше 120 градусов С. Ну вот с конструкцией разобрались, теперь немного теории и можно приступать к настройке.
Что такое сварочный аппарат - это мощный блок питания способный работать в режиме образования и продолжительного горения дугового разряда на выходе! Это достаточно тяжёлый режим и не всякий блок питания может в нём работать! При касании концом электрода свариваемого металла происходит короткое замыкание сварочной цепи, это самый критический режим работы блока питания (БП), так как для разогрева, расплавления и испарения холодного электрода требуется энергии гораздо больше, чем для простого горения дуги, т.е. БП, должен иметь запас по мощности достаточный для стабильного поджига дуги, при использовании электрода максимально допустимого для данного аппарата диаметра! В нашем случае это 4мм. Электрод типа АНО-21 диаметром 3мм стабильно горит при токах 110-130 ампер, но если для БП это максимальный ток, то дугу зажечь будет весьма проблематично! Для стабильного и легкого зажигания дуги необходимо ещё 50-60 ампер, это в нашем случае 180-190 ампер! И хотя режим поджига кратковременный, его должен выдерживать БП. Идём дальше, дуга загорелась, но по законам физики вольт-амперная характеристика (ВАХ) электрической дуги в воздухе, при атмосферном давлении, при сварке покрытым электродом имеет падающий вид, т.е. Чем больше ток в дуге, тем меньше на ней напряжение, и только при токах больше 80А напряжение дуги стабилизируется, и остается постоянным при увеличении тока! Исходя из этого можно сообразить, что для лёгкого поджига и устойчивого горения дуги ВАХ БП должна дважды пересекаться с ВАХ дуги! В противном случае дуга будет не устойчивой со всеми вытекающими последствиями, как то непровар, пористый шёв, прожёги! Теперь можно кратко сформулировать требования к БП;
а) учитывая КПД (около 80-85%) мощность БП должна быть не менее 5 кВт;
б) должен иметь плавную регулировку выходного тока;
в) на малых токах легко зажигать дугу, иметь систему горячего поджига;
г) иметь защиту от перегрузки при залипании электрода;
д) выходное напряжение на хх не ниже 45В;
е) полная гальваническая развязка от сети 220В;
ж) падающая вольт-амперная характеристика.
Вот собственно и всё! Всем этим требованиям отвечает разработанный мной аппарат, технические характеристики и электрическая схема которого приведены ниже.

2. Технические характеристики самодельного сварочного аппарата

Напряжение питающей сети 220 + 5% В
Сварочный ток 30 - 160 А
Номинальная мощность в дуге 3,5 кВА
Напряжение холостого хода при 15 витках в первичной обмотке 62 В
ПВ (5 мин.),% При мах токе 30 %
ПВ при токе 100А 100 % (приведенный ПВ относится только к моему аппарату, и полностью зависит от охлаждения, чем мощнее будет вентилятор, тем больше ПВ) Максимальный потребляемый
ток от сети (измерен по постоянке) 18 А
КПД 90%
Вес вместе с кабелями 5 кг
Диаметр электрода 0,8 - 4 мм

Сварочный аппарат предназначен для ручной дуговой сварки и сварки в защитном газе на постоянном токе. Высокое качество выполнения сварных швов обеспечивается дополнительными функциями, выполняемыми в автоматическом режиме: при РДС
- Горячий старт: с момента зажигания дуги в течение 0,3 секунд сварочный ток максимальный
- Стабилизация горения дуги: в момент отрыва капли от электрода сварочный ток автоматически увеличивается;
- При коротком замыкании и залипании электрода автоматически включается защита от перегрузки, после отрыва электрода все параметры востанавливаются через 1с.
- При перегреве инвертора сварочный ток плавно уменьшается до 30А, и остаётся таким до полного охлаждения, затем автоматически возвращается на установленное значение.
Полная гальваническая развязка обеспечивает 100% защиту сварщика от поражения электрическим током.

3. Принципиальная схема резонансного сварочного инвертора

Силовой блок, блок раскачки, блок защиты.
Др.1 - резонансный дроссель, 12 витков на 2хШ16х20, провод ПЭТВ-2, диаметр 2,24, зазор 0,6мм, L=88mkH Др.2 - выходной дроссель, 6,5 витков на 2хШ16х20, провод ПЭВ2, 4x2,24, зазор Змм, L=10mkH Тр. 1 - силовой трансформатор, первичная обмотка 14-15 витков ПЭТВ-2, диаметром 2,24, вторичная 4х(3+3) тем же проводом, 2хШ20Х28, 2000НМ, L=3,5mH Тр.2 - токовый трансформатор, 40 витков на феритовом колечке К20х12х6,2000НМ, провод МГТФ - 0,3. Тр.З - задающий трансформатор, 6x35 витков на феритовом колечке К28х16х9,2000НМ, провод МГТФ - 0,3. Тр.4 - понижающий трансформатор 220-15-1 . T1-T4 на радиаторе, силовые диоды на радиаторе, входной мост на 35А, на радиаторе. * Все времязадающие конденсаторы плёночные с минимальным TKE! 0,25хЗ,2кВ набираются из Юштук 0,1x1,6кВ типа К73-16В последовательно-параллельно. При подключении Тр.З обратить внимание на фазы, транзисторы T1-T4 работают по диагонали! Выходные диоды 150EBU04 , RC- цепочки параллельно диодам обязательны! При таких моточных данных диоды работают с перегрузкой, лучше их ставить по два параллельно, центральный один марки 70CRU04.

4. Выбор силовых транзисторов

Силовые транзисторы - это сердце любого сварочного аппарата! От правильного выбора силовых транзисторов зависит надёжность работы всего аппарата. Техни -ческий прогресс не стоит на месте, на рынке появляется множество новых полупроводниковых приборов, и разобраться в этом разнообразии довольно сложно. Поэтому в этой главе я постараюсь кратко изложить основные принципы выбора силовых ключей, при построении мощного резонансного инвертора. Первое, с чего нужно начинать, это приблизительное определение мощности буду -щего преобразователя. Я не буду давать отвлечённых расчётов, и сразу перейду к нашему сварочному инвертору. Если мы хотим получить в дуге 160 ампер при напряжении 24 вольта, то перемножив эти величины мы получим полезную мощность которую наш инвертор обязан отдать и при этом не сгореть. 24 вольта это среднее напряжение горения электрической дуги длинной 6 - 7 мм, в действи -тельности длинна дуги всё время меняется, и соответственно меняется напряже -ние на ней, меняется также и ток. Но для нашего расчёта это не очень важно! Так вот перемножив эти величины получаем 3840 Вт, ориентировочно прикинув КПД преобразователя 85%, можно получить мощность которую должны перекачивать через себя транзисторы, это примерно 4517 Вт. Зная общую мощность можно подсчитать ток, который должны будут коммутировать эти транзисторы. Если мы делаем аппарат для работы от сети 220 вольт, то просто разделив общую мощность на напряжение сети, можно получить ток, который аппарат будет потреблять от сети. Это приблизительно 20 ампер! Мне присылают много писем с вопросами, можно ли сделать сварочный аппарат, чтобы он мог работать от 12 вольтового автомобильного аккумулятора? Я думаю эти простые расчёты помогут всем любителям их задавать. Я предвижу вопрос, почему я разделил общую мощность на 220 вольт, а не на 310, которые получаются после выпрямления и фильтрации сетевого напряжения, всё очень просто, для того, чтобы при токе величиной 20 ампер поддерживать 310 вольт, нам понадобится ёмкость фильтра величиной 20000 микрофарад! А мы ставим не более 1000 мкФ. С величиной тока вроде разобрались, но это не должен быть максимальный ток выбранных нами транзисторов! Сейчас в справочных данных многих фирм приво -дится два параметра максимального тока, первый при 20 градусах Цельсия, а второй при 100! Так вот при больших токах протекающих через транзистор, на нём выделяется тепло, но скорость его отвода радиатором не достаточно высока и кристалл может нагреться до критической температуры, а чем сильнее он будет нагреваться, тем меньше будет его максимально допустимый ток, и в конечном итоге это может привести к разрушению силового ключа. Обычно такое разрушение выглядит как маленький взрыв, в отличии от пробоя по напряже -нию, когда транзистор просто тихо сгорает. Отсюда делаем вывод, для рабочего тока величиной 20 ампер необходимо выбирать такие транзисторы у которых рабочий ток будет не ниже 20 ампер при 100 градусах Цельсия! Это сразу сужает район наших поисков до нескольких десятков силовых транзисторов.
Естественно определившись с током нельзя забывать и о рабочем напряжении, в мостовой схеме на транзисторах напряжение не превышает напряжение питания, или проще говоря не может быть больше 310 вольт, при питании от сети 220 вольт. Исходя из этого выбираем транзисторы с допустимым напряжением не ниже 400 вольт. Многие могут сказать, что мы поставим сразу на 1200, это мол будет надёжнее, но это не совсем так, транзисторы одного вида, но на разные напряжения могут очень сильно отличаться! Приведу пример: IGBT транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD - 600В - 55А, а такие же транзисторы на 1200 вольт IRG4PH50UD - 1200В - 45А, и это ещё не все отличия, при равных токах на этих транзисторах различное падение напряжения, на первом 1,65В, а на втором 2,75В! А при токах в 20 ампер это лишние ватты потерь, мало того, это мощность которая выделяется в виде тепла, её необходимо отвести, значит нужно увеличивать радиатор почти в два раза! А это дополнительный не только вес, но и объём! И всё это необходимо помнить при выборе силовых транзисторов, но и это ещё только первый прикид! Следующий этап, это подбор транзисторов по рабочей частоте, в нашем случае параметры транзисторов должны сохраняться как минимум до частоты 100 кГц! Есть один маленький секрет, не все фирмы дают параметры граничной частоты для работы в резонансном режиме, обычно только для силового переключения, а это частоты, как минимум в 4 - 5 раз ниже, чем граничная частота при использовании этого же самого транзистора в резонансном режиме. Это немного расширяет район наших поисков, но и с такими параметрами имеется несколько десятков транзисторов разных фирм. Самые доступные из них, и по цене и по наличию в продаже это транзисторы фирмы IR. В основном это IGBT но есть и хорошие полевые транзисторы с допустимым напряжением 500 вольт, они хорошо работают в подобных схемах, но не очень удобны в крепеже, нет отверстия в корпусе. Я не буду рассматривать параметры включения и выключе -ния этих транзисторов, хотя это тоже очень важные параметры, коротко скажу, что для нормальной работы IGBT транзисторов необходима пауза между закрытием и открытием, чтобы завершились все процессы внутри транзистора, не менее 1,2 микросекунды! Для MOSFET транзисторов, это время не может быть менее 0,5 микросекунды! Вот собственно все требования к транзисторам, и если все они будут выполнены, то Вы получите надёжный сварочный аппарат! Исходя из всего выше изложенного - лучший выбор это транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD, IRG4PH50UD , полевые транзисторы IRFPS37N50A, IRFPS40N50, IRFPS43N50K . Эти транзисторы были опробованы и показали свою надёжность и долговечность при работе в резонансном сварочном инверторе. Для маломощных преобразователей, мощность которых не превышает 2,5 кВт можно смело использовать IRFP460 .

5. Описание работы и методика настройки узлов сварочного аппарата.

Переходим к электрической схеме. Задающий генератор собран на микросхеме UC3825, это один из лучших двухтактных драйверов, в нём есть всё, защита по току, по напряжению, по входу, по выходу. При нормальной работе его практически нельзя сжечь! Как видно из схемы ЗГ это классический двухтактный преобразователь, трансформатор которого управляет выходным каскадом.

Настраивается задающий генератор сварочного аппарата так: подаём питание и частотозадающим резистором вгоняем в диапазон 20-85кГц, нагружаем выходную обмотку трансформатора Тр3 резистором 56 Ом и смотрим форму сигнала, она должна быть такой как на рис.1

Рис.1

Мёртвое время или ступенька для IGBT транзисторов должно быть не менее 1,2мкс, если применяются MOSFET транзисторы, то ступенька может быть меньше, примерно 0,5мкс. Собственно ступеньку формирует частотозадающая емкость драйвера, и при деталях указанных на схеме, это около 2мкс. На этом пока настройку ЗГ завершаем
Выходной каскад БП - полный резонансный мост, собранный на IGBT транзисторах типа IRG4PC50UD, эти транзисторы в резонансном режиме могут работать до 200кГц. В нашем случае, управление выходным током осуществляется изменением частоты ЗГ от 35кГц (максимальный ток) до 60кГц (минимальный ток), и хотя резонансный мост сложнее в изготовлении, и требует более тщательной настройки, все эти трудности с лихвой окупаются надёжной работой, высоким КПД , отсутствием динамических потерь на транзисторах, транзисторы переключаются в нуле тока, что позволяет применять минимальные радиаторы для охлаждения, ещё одно замечательное свойство резонансной схемы - это самоограничение мощности. Объясняется этот эффект просто, чем больше мы нагружаем выходной трансформатор, а он является активным элементом резонансной цепочки, тем сильнее меняется частота резонанса этой цепочки, и если процесс увеличения нагрузки происходит при постоянной частоте, возникает эффект автоматического ограничения тока протекающего через нагрузку и естественно через весь мост!
Именно поэтому так важно настраивать аппарат под нагрузкой, то есть чтобы получить максимальную мощность в дуге с параметрами 150А и 22-24В, необходимо подключить к выходу аппарата эквивалентную нагрузку, это 0,14 - 0,16 Ом, и подбирая частоту настроить резонанс, именно на этой нагрузке аппарат будет иметь максимальную мощность и максимальный КПД, и тогда даже при режиме короткого замыкания (КЗ), несмотря на то, что во внешней цепи будет протекать ток превышающий резонансный, напряжение упадёт практически до нуля, сответственно и мощность уменьшится, и транзисторы не войдут в режим перегрузки! И ещё, резонансная схема работает в синусоиде и наростание тока происходит тоже по синусоидальному закону, тоесть dl/dt не превышает допустимых режимов для транзисторов, и не требуются снабберы (RC цепочки) для защиты транзисторов от динамических перегрузок, или что более понятно от слишком крутых фронтов, их просто не будет вообще! Как видим вроде всё красиво и кажется, что схема защиты от перегрузки по току не нужна вообще, или нужна только в процессе настройки, не обольщайтесь, ведь регулировка тока осуществляется изменением частоты, и есть маленький участок на АЧХ, когда при КЗ возникает резонанс, в этом месте ток через транзисторы может превысить допустимый ток для них, и транзисторы естественно сгорят. И хотя специально попасть именно в этот режим достаточно сложно, но по закону подлости вполне возможно! Вот в этот момент и понадобится защита по току!
Вольт - амперная характеристика резонансного моста сразу имеет падающий вид, и естественно нет необходимости искуственно её формировать! Хотя при необходи -мости угол наклона ВАХ легко регулируется резонансным дросселем. И ещё одно свойство, не рассказать о котором я не могу, и узнав о нем Вы навсегда забудете схемы с силовым переключением, которые в изобилии имеются в интернете, это чудесное свойство - возможность работы нескольких резонансных схем на одну нагрузку с максимальным КПД! Практически это дает возможность создавать сварочные (или любые другие) инверторы неограниченной мощности! Можно создавать блочные конструкции, где каждый блок будет иметь возможность самостоятельной работы, это повысит надежность всей конструкции и даст возможность легко заменять блоки при выходе их из строя, а можно одним драйвером запустить несколько силовых блоков и они все будут работать синфазно. Так сварочный аппарат, построенный мной по такому принципу, легко отдаёт в дугу 300 ампер, при весе без корпуса 5 кГ! И это только двойной набор, наращивать же мощность можно безгранично!
Это было легкое отклонение от основной темы, но я надеюсь оно дало возможность понять и оценить все прелести схемы полного резонансного моста. Теперь вернёмся к настройке!
Настраивается так: подключаем ЗГ к мосту, учитывая фазы (транзисторы работают по диагонали), подаём питание 12-25В, во вторичную обмотку силового трансформатора Тр1 включаем лампочку на100Вт 12-24В, изменяя частоту ЗГ добиваемся наиболее яркого свечения лампочки, в нашем случае это 30-35кГц, это частота резонанса, далее я попы -таюсь подробно рассказать о том, как работает полный резонансный мост.
Транзисторы в резонансном мосте (как и в линейном) работают по диагонали, это выглядит так, одновременно открыты левый верхний Т4 и правый нижний Т2, в это время правый верхний Т3 и левый ниж -ний Т1 закрыты. Или наоборот! В работе резонансного моста можно выделить четыре фазы. Рассмотрим, что и как происходит если частота переключения транзисторов совпадает с резонансной часто -той цепочки Др.1- Срез.- Тр.1. Допустим в первой фазе открываются транзисторы Т3, Т1, время нахождения их в открытом состоянии задаётся драйвером ЗГ, и при резонансной частоте 33кГц, составляет 14 мкс. В это время ток протекает через Срез. - Др.1 - Тр.1. Ток в этой цепи сначала возрастает от нуля до масимального значения, а затем, по мере зарядки конденсатора Срез. , уменьшается до нуля. Включенный последовательно с конденсатором резонансный дроссель Др.1 формирует синусоидальные фронты. Если последовательно с резо -нансной цепочкой включить резистор, и к нему подключить осцилло -граф можно увидеть форму тока, напоминающую полупериод синусо -иды. Во второй фазе, длящейся 2 мкс, затворы транзисторов Т1, Т3 соеденены с землёй, через резистор 56 Ом и обмотку импульсного трансформатора Тр.3, это так называемое "мёртвое время". За это время емкости затворов транзисторов Т1, Т3 полностью разряжают -ся, и транзисторы закрываются. Как видно из выше сказанного, мо -мент перехода из открытого состояния в закрытое, у тразисторов совпадает с нулём тока, ведь конденсатор Срез. уже зарядился и ток через него уже не течёт. Наступает третья фаза - открываются транзис -торы Т2,Т4. Время нахождения их в открытом состоянии 14 мкс, за это время конденсатор Срез., полностью перезаряжается, образуя второй полуперид синусоиды. Напряжение до которого перезаряжается Срез., зависит от сопротивления нагрузки во вторичной обмотке Тр.1, и чем сопротивление нагрузки меньше, тем больше напряжение на Срез. При нагрузке 0,15 Ом, напряжение на резонансном конденсаторе может достигать значения 3кВ. Четвёртая фаза начинается, как и вторая, в тот момент, когда коллекторный ток транзисторов Т2,Т4 уменьшается до нуля. Эта фаза также длится 2 мкс. Транзисторы закрываются. Далее всё повторяется. Вторая и четвёртая фазы работы, необходимы для того, чтобы транзисторы в плечах моста успели закрыться до того, как откроется следующая пара, если время второй и четвертой фаз, будет меньше времени необходимого для полного закрытия выбранных тран -зисторов, возникнет импульс сквозного тока, практически КЗ по высоко -му напряжению, при этом последствия легко предсказуемы, обычно выгорает полностью плечо (верхний и нижний транзисторы), плюс сило -вой мостик, плюс пробки у соседа! :-))). Для транзисторов, применённых в моей схеме, "мертвое время" должно быть не менее 1,2 мкс, но учиты -вая разброс параметров, я сознательно увеличил его до 2 мкс.
Следует помнить ещё одну весьма важную вещь, все элементы резонансного моста оказывают влияние на частоту резонанса и при замене любого из них, будь то конденсатор, дроссель, трансформатор или транзисторы, для получения максимального КПД, необходимо заново настроить резонансную частоту! На схеме я привёл величины индуктивностей, но это не значит, что поставив дроссель или трасформатор другой конструкции, имеющий такую индуктивность, Вы полу -чите обещанные параметры. Лучше сделать, как я рекомендую. Будет дешевле!
Как работает резонансный мост, в общих чертах, вроде стало понятно, теперь разберемся какую, и достаточно важную функцию выполняет резонансный дрос -сель Др.1
Если при первой регулировке резонанс окажется намного ниже чем 30 кГц, не пугайтесь! Просто ферритовый сердечник Др1., немного другой, это легко корректируется увеличением немагнитного зазора, ниже подробно описан процесс настройки и нюансы конструкции резонансного дросселя Др.1.
Самым важным элементом резонансной схемы является резонансный дроссель Др.1, от качества его изготовления зависит мощность отдаваемая инвертором в нагрузку и частота резонанса всего преобразователя! В процес -се предварительной настройки закрепите дроссель так, чтобы его можно было снять и разобрать, для увеличения или уменьшения зазора. Всё дело в том, что ферритовые сердечники применённые мной всегда разные, и каждый раз приходится подстраивать дроссель изменением толщины немагнитного зазора! В моей практике, чтобы получить идентичные выходные параметры, приходилось менять зазоры от 0,2 до 0,8мм! Начинать лучше с 0,1мм, нахо -дить резорнанс и одновременно замерять выходную мощность, если резо -нансная частота ниже 20кГц, и выходной ток при этом не превышает 50-70А, то можно смело увеличивать зазор в 2- 2,5 раза! Все регулировки в дросселе производить только изменением толщины немагнитного зазора! Число витков не менять! В качестве прокладок применять только бумагу или картон, никогда не применять синтетические плёнки, они ведут себя не предсказуемо, могут расплавиться или вообще сгореть! При параметрах указанных на схеме индуктивность дросселя должна быть примерно 88-90мкГ, это при зазоре 0,6 мм, 12 витках провода ПЭТВ2 диаметром 2,24мм. Ещё раз повторюсь, вгонять параметры можно только изменяя толщину зазора! Оптимальная частота резонанса для ферритов с проницаемостью 2000НМ лежит в диапазоне 30-35 кГц, но это не значит, что они не будут работать ниже или выше, просто потери будут немного другие. Сердечник дросселя нельзя стягивать металлической скобой, в районе зазора металл скобы будет сильно нагреваться!
Дальше - резонансный конденсатор, не менее важная деталь! В первых конструкциях я ставил К73 -16В, но их надо минимум 10 штук, и конструкция получается достаточно громоздкая, хотя довольно надёжная. Сейчас появились импортные конденсаторы фирмы WIMA MKP10, 0,22x1000V - это специальные конденсаторы для больших токов, работают очень надёжно, я их ставлю всего 4 штуки, места практически не занимают и не греются вообще! Можно применить конденсаторы типа К78-2 0,15х1000В, их понадобится 6 штук. Соединяются в два блока по три параллельно, получается 0,225х2000В. Работают нормально, почти не греются. Либо использовать конденсаторы, предназначенные для работы в индукционных плитах, типа MKP из Китая .
Ну вот вроде разобрались, можно переходить к дальнейшей настройке.
Меняем лампу на более мощную и на напряжение 110В, и всё повторяем сначала, постепенно поднимая напряжение до 220 вольт. Если всё работает, отключаем лампу, подключаем силовые диоды и дроссель Др.2. К выходу аппарата подключаем реостат сопротивлением 1Ом х 1кВт и всё повторяем сначала измеряя напряжение на нагрузке подгоняем частоту к резонансу, в этот момент на реостате будет максимальное напряжение, при изменение частоты в любую сторону, напряжение уменьшается! Если всё правильно собрано то максимальное напряжение на нагрузке будет около 40В. Сответственно ток в нагрузке около 40А. Не трудно посчитать мощность 40х40, получаем 1600Вт, далее уменьшая сопротивление нагрузки, частотозадающим резистором подстраиваем резонанс, мах ток можно получить только на резонансной частоте, для этого подключаем вольтметр параллельно нагрузке и изменяя частоту ЗГ находим мах напряжения. Расчёт резонансных цепей подробно описан в (6). В этот момент можно посмотреть форму напряжения на резонансном конденсаторе, должна быть правильная синусоида амплитудой до 1000 вольт. При уменьшении сопротивления нагрузки (увеличении мощности), амплитуда увеличивается до 3кВ, но форма напряжения должна оставаться синусоидальной! Это важно, если возникает треугольник, это значит, что пробита ёмкость или замкнула обмотка резонансного дросселя, и то и другое не желательно! При номиналах указанных на схеме резонанс будет около 30-35кгц (сильно зависит от проницаемости феррита).
Ещё одна важная деталь, для получения максимального тока в дуге, нужно настраивать резонанс при максимальной нагрузке, в нашем случае, для получения тока в дуге 150А, нагрузка при настройке должна быть 0,14ом! (Это важно!). Напряжение на нагрузке, при настройке мах тока должно быть 22 -24В, это нормальное напряжение горения дуги! Соответственно мощность в дуге будет 150х24=3600Вт, этого достаточно для нормольного горения электрода диаметром 3-3,6мм. Сварить можно практически любую железку, я сваривал рельсы!
Регулировка выходного тока осуществляется изменением частоты ЗГ.
При повышении частоты происходит следующее, во первых: изменяется отношение длительности импульса к паузе (ступеньке); во вторых: преобразователь выходит из резонанса; и дроссель из резонансного превращается в дроссель рассеяния, то есть его сопротивление напрямую становится зависимым от частоты, чем больше частота - тем больше индуктивное сопротивление дросселя. Естественно всё это приводит к уменьшению тока через выходной трансформатор, в нашем случае изменение частоты с 30кГц до 57 кГц, вызывает изменение тока в дуге от 160А до 25А,т.е. в 6 раз! Если частоту менять автоматически то можно управлять током дуги в процессе сварки, на этом принципе реализован режим "горячий старт", его суть в том, что при любых значениях сварочного тока, первые 0,3с ток будет максимальный! Это даёт возможность легко зажигать и поддерживать дугу на малых токах. Режим тепловой защиты также организован на автоматическом увеличении частоты при достижении критической температуры, что естественно вызывает плавное уменьшение сварочного тока до минимального значения без резкого выключения! Это важно, так как не образуется кратер, как от резкого прерывания дуги!
Но в общем то без этих примочек можно и обойтись, всё работает достаточно устойчиво, и если работать без фанатизма то аппарат не нагревается более 45 градусов С, и дуга при любых режимах зажигается легко.
Далее рассмотрим схему защиты от перегрузки по току, как было сказано выше она нужна только в момент настройки и в момент совпадения режима КЗ с резонансом, если в этом режиме залипнет электрод! Как видно она собрана на 561ЛА7, схема представляет собой своеобразную линию задержки, задержка на включение 4мкс, на выключение 20мс, задержка на включение необходима для зажигания дуги в любом режиме, даже когда режим КЗ совпадает с резонансом!
Схема защиты настроена на мах ток в первичной цепи, около 30А, во время настройки лучше уменьшить ток защиты до 10-15А, для этого в схеме защиты вместо резистора 6к поставить 15к. Если всё работает попытаться зажечь дугу на какой -нибудь скрепке.
Ниже я попытаюсь объяснить почему приведенная схема защиты не эффектив -на в момент штатной работы, дело в том, что максимальный ток протекающий в первичной обмотке силового трансформатора полностью зависит только от конструкции резонансного дросселя, точнее от зазора в магнитном сердечнике этого дросселя, и чтобы мы не делали во вторичной обмотке, ток в первичной не может превысить максимальный ток резонансной цепочки! Отсюда вывод -защита настроенная на максимальный ток в первичной обмотке силового тр-ра может сработать только в момент резонананса, но зачем она нам в этот момент нужна? Только чтобы не перегрузить транзисторы в момент, когда режим КЗ совпадает с резонансом, и естественно на тот случай, если допустить, что сгорит одновременно резононсная цепочка и силовой трансформатор, то конечно такая защита необходима, собственно для этого я её и включил в схему с самого начала, когда проводил эксперименты с разными транзисторами и различными конструкциями дросселей, трансформаторов, конденсаторов. И зная пытливый ум наших людей, которые не поверят тому, что написано, и будут мотать свои тр - ры, дроссели, ставить все подряд конденсаторы, я её оставил, думаю не напрасно! :-))) Есть ещё один важный нюанс, как бы Вы не настраивали защиту, условие одно, на 9 ножку микросхемы Uc3825, не должно приходить плавно возрастающее напряжение, только быстрый фронт от 0,до +3(5)В, понимание этого, мне стоило нескольких силовых транзисторов! И ещё один совет:
- начинать настройку лучше, если в резонансном дросселе не будет зазора, это сразу ограничит ток КЗ в выходной обмотке на уровне 40 - 60А, а потом постепенно увеличивать зазор и соответственно выходной ток! Не забывая каждый раз подстраивать резонанс, с увеличением зазора он будет уходить в сторону увеличения частоты!
Ниже приведены схемы температурной защиты рис.2, горячего старта и стабилизатора горения дуги рис.3, хотя в последних разработках я их не ставлю и в качестве термозащиты приклеиваю на диоды и в обмотку силового трансформатора термовыключатели на 80°-100°С, соединяю их все последовательно, и выключаю дополнительным релле высокое напряжение, просто и надёжно! А дуга, при 62В на XX, зажигается достаточно легко и мягко, но включение схемы "горячего старта" позволяет избежать режима КЗ - резонанс! О нём говорилось выше.

Рис.2

Рис.3

Изменение наклона ВАХ от частоты, экспериментально полученные кривые при зазоре в резонансном дросселе 0,5 мм. При изменении зазора в ту или другую сторону, соответственно меняется крутизна всех кривых. При увеличении зазора ВАХ становятся более пологими, дуга более жесткой! Как видно из полученных графиков, увеличивая зазор, можно получить достаточно жёсткую ВАХ. И хотя начальный участок будет иметь вид крутопадающий, БП с такой ВАХ уже можно использовать с полуавтоматом С02, если уменьшить вторичную обмотку до 2+2 витков.

6. Новые разработки и описание их работы.

Здесь приведены схемы моих последних разработок и комментарии к ним.

На рис.5 приведенна схема сварочного инвертора с изменённой схемой блока защиты, в качестве датчика тока применён датчик Холла типа Ss495, этот датчик имеет линейную зависимость выходного напряжения от силы магнитного поля, и вставленный в распиленное кольцо из пермаллоя, позволяет измерять токи до 100 ампер. Через кольцо пропускается провод, цепь которого нуждается в защите, и при достижении предельно допустимого тока в этой цепи, схема даст команду на отключение. В моей схеме при достижении максимально допустимого тока, в защищаемой цепи, блокируется задающий генератор. Я пропускал через кольцо плюсовой провод высокого напряжения (+310В) тем самым ограничивая ток всего моста на уровне 20 - 25А. Для того, чтобы дуга зажигалась легко и схема защиты не давала ложных отключений, после датчика Холла введена RC цепочка, изменяя параметры которой можно установить задержку на выклю -чение силового блока. Вот собственно и все изменения, как видно силовую часть я практически не изменял, она оказалась весьма надёжной, уменьшил только входную ёмкость с 1000 до 470мкф, но это уже предел, меньше ставить не стоит. А без этой ёмкости вообще не рекомендую включать устройство, возникают высоковольтные выбросы и может выгореть входной мостик, со всеми вытека -ющими последствиями! Параллельно среднему диоду рекомендую поставить трансил 1,5КЕ250СА, в параллельных диодам RC цепочках, увеличить мощность резисторов до 5 Вт. Изменена система запуска, теперь она же является защитой от длительного режима КЗ, при залипании электрода, конденсатор включенный параллельно релле, задаёт задержку на отключение. Если на выходе стоит по одному силовому диоду 150EBU04 в плече, то я рекомендую не ставить больше 50mF, и хотя задержка будет всего несколько десятков милисекунд, этого вполне достаточно для поджига дуги и диоды не успевают сгореть! При включении двух диодов параллельно, можно увеличить емкость до 470mF, соответственно задержка увеличится до нескольких секунд! Работает система запуска так, при подключении к сети переменного тока, RC цепочка, состоящая из конденсатора ёмкостью 4mF и резистора сопротивлением 4-6 Ом, ограничивает входной ток на уровне 0,3А, основная ёмкость 470гг^х350у, медленно заряжается и естественно выходное напряжение повышается, как только на выходе напряжение достигает примерно 40В, срабатывает запускающее релле, замыкая своими контактами RC цепочку, после этого напряжение на выходе поднимается до 62В. Но любое релле обладает интересным свойством, срабатывает при одном токе, а отпускает якорь при другом токе. Обычно это соотношение 5/1, чтобы было понятней, если релле включилось при токе 5mA, то отключится при токе 1mA. Сопротивление включённое последовательно с релле, подобрано так, что включение происходит при 40В, а отключение при 10В. Так как цепочка релле - резистор, включена параллельно дуге, а как мы знаем дуга горит в диапазоне 18 - 28В, то и релле находится во включенном состоянии, если на выходе возникает КЗ (залипание электрода), то напряжение резко падает до 3-5В, учитывая падение на кабелях и электроде. При таком напряжении релле не может больше удерживаться во включенном состоянии и размыкает силовую цепь, включается RC - цепочка, но пока сохраняется режим КЗ в выходной цепи силовое релле будет разомкнуто. После устранения режима КЗ, напряжение на выходе начинает повышаться, срабатывает силовое релле и аппарат снова готов к работе, весь это процесс занимает 1-2 секунды, и практически не заметен, и оторвав электрод, можно сразу приступать к новым попыткам зажечь дугу. :-))) Обычно дуга плохо зажига -ется, если неправильно выбран ток, сырые или некачественные электроды, обсыпалась обмазка. И вообще следует помнить, что сварка на постоянном токе, если напряжение ХХ не превышает 65В требует идеально сухих электродов! Обычно на упаковке электродов пишут напряжение ХХ для сварки на постоянном токе при котором должен стабильно гореть электрод! Для АНО21 напряжение ХХ должно быть больше 50 Вольт! Но это для прокаленных электродов! А если они хранились годами в сыром подвале, то естественно гореть будут плохо, и лучше если напряжение ХХ будет выше. При 14 витках в первичной обмотке, напряжение ХХ около 66В. При таком напряжении большинство электродов горит нормально.
Ещё для уменьшения веса, вместо трансформатора на 15В, применён преобразователь на микросхеме IR53HD420, это очень надёжная микросхема, и на ней легко создать блок питания мощностью до 50Вт. Трансформатор в БП намотан в чашке Б22 - 2000НМ, первичная обмотка 60 витков, провод ПЭВ-2, диаметром 0,3мм, вторичная 7+7 витков, проводом диаметром 0,7мм. Частота преобразования 100 -120кГц, рекомендую ставить в качестве частотозадающего резистора подстроечник, чтобы в случае возникновения биений с силовым блоком иметь возможность изменить частоту! Возникновение биений - смерть аппарата!

Конструкция дросселя Др.1 и др.2

Прокладки из картона, 3 шт. Для Др.1 0,1 - 0,8 мм (подбирается при настройке) для Др.2 - 3 мм.
Сердечник 2хШ16х20 2000НМ
Каркас катушки склеивается из тонкого стеклотекстолита, одевается на деревянную оправку, и мотается необходимое количество витков. Др.1 - 12 витков, провод ПЭТВ-2, диаметр 2,24 мм, мотается с воздушным междувитковым зазором, толщина зазора 0,3 - 0,5 мм. Можно использовать толстую, хлопчатобумажную нитку, аккуратно укладывая её между витками провода, смотри рисунок. Др.2 - 6,5 витков мотается в четыре провода, марка ПЭТВ -2, диаметр 2,24 мм, общее сечение 16 кв. , мотается вплотную, в два слоя. Витки необходимо скрепить, можно эпоксидной смолой.

Рис.6 конструкция резонансного и выходного дросселя.

На Рис.7 показана конструкция силового блока, такой себе "слоёный пирог", это для ленивых:-)))

Рис.8

Рис.9

Рис.10

Рис.11

Рис.8 - 11 разводка блока управления, для тех кому вообще всё в лом:-))). Хотя разобраться, что и куда ведёт, необходимо!

Схема горячего старта

Рис.12 Схема мягкого поджига

Рис.12 система мягкого поджига, очень эффективна при работе на малых токах. Не зажечь дугу практически не возможно, просто ставишь электрод на металл, и постепенно начинаешь отводить, возникает малоамперная дуга, она не может приварить электрод, не хватает мощности, но горит и тянется отлично, зажигается как спичка, очень красиво! Ну а когда загорелась эта дуга, парал -лельно подключается силовая, если вдруг электрод залип, то мгновенно отключается силовой ток, остаётся только ток поджига. И пока не загорится дуга, силовой ток не включается! Советую поставить, дуга будет при любых условиях, силовой блок не перегружается и всегда работает в оптимальном режиме, токи КЗ практически исключаются!

Рис.13

Блок управления силовой дугой показан на Рис.13. Работает так - меряет напряжение на выходном резисторе системы поджига, и даёт сигнал на запуск силового блока только в диапазоне напряжений 55 - 25V, то есть только в тот момент когда горит дуга!

Контакты релле Р работают на замыкание, и включаются в разрыв высоковольтной цепи силового блока. Релле 12VDC, 300VDC x 30A.
Релле с такими параметрами найти довольно сложно, но можно пойти другим путём:-)) включить релле на размыкание, один контакт подключить к +12V, а второй через резистор сопротивлением 1кОм, подлключить к 9 ножке микросхемы Uc3825 в блоке ЗГ. Работает не хуже! Или применить схему приведенную ниже на Рис.15,

Схема абсолютно автономная, но при несложной доработке, её можно использовать одновременно как блок питания (12V) для схемы управления, мощность этого преобразователя не более 200Вт. На транзисторы и диоды необходимо поставить радиаторы. Выходные ёмкости и выходной дроссель в силовом блоке, при подключении "МП", вообще исключить. На Рис.14 показана полная схема сварочного инвертора с системой мягкого поджига.

точка подключения показана красным пунктиром на Рис.14

Рис.16. Рабочая схема одного из вариантов мягкого поджога

7. Заключение

В заключении хочу коротко отметить главные моменты о которых нужно помнить при конструировании мощного резонансного сварочного инвертора:
а) полностью исключить ШИМ, для этого необходимо стабилизированное напряжение питания задающего генератора, никаких изменяющихся напряжений на входы усилителя "ошибки"(1,3), минимальное время "плавного запуска" задаётся ёмкостью на (8), блокировку микросхемы (9) производить только резким перепадом напряжения, лучше всего логическим из 0 в +5В с крутым фронтом наростания, включение таким же логическим спадом от +5В в 0;
б) в затворах силовых транзисторов обязательно ставить двуханодные стабилитроны типа КС213;
в) управляющий трансформатор размещать в непосредственной близости от силовых транзисторов, провода идущие к затворам скручивать парами;
г) при разводке платы силового моста, помнить, что по дорожкам будут протекать значительные токи (до 25А), поэтому шину (-) и шину (+), а также шины подключения резонансной цепи, необходимо сделать как можно шире, а медь залудить;
д) все силовые цепи должны иметь надёжные соединения, лучше всего их пропаять, плохой контакт, при токах больше 100А, может привести к расплавлению и возгоранию внутренних частей аппарата;
е) провод подключения к сети должен иметь достаточное сечение 1,5 - 2,5 мм кв;
ж) на входе обязательно ставить предохранитель на 25А, можно поставить автомат;
з) все высоковольтные цепи должны быть надёжно изолированны от корпуса и выхода;
и) резонансный дроссель не стягивать металлической скобой, и не накрывать сплошным металлическим кожухом;
к) необходимо помнить, что на силовых элементах схемы выделяется значительное количество тепла, это необходимо учитывать при размеще -нии деталей в корпусе, необходимо предусмотреть систему вентиляции;
л) параллельно выходным силовым диодам обязательно ставить защитные RC - цепочки, они защищают выходные диоды от пробоя по напряжению;
м) никогда не ставить в качестве резонансного конденсатора всякий мусор, это может привести к весьма плачевным результатам, только те типы которые обозначены на схеме, это К73-16В (0,1х1600В) или WIMA MKP10 (0,22х1000В), К78-2 (0,15х1000В) включив их последовательно -параллельно.
Строгое соблюдение всех выше перечисленных пунктов обеспечит 100% успех и Вашу безопасность. Необходимо всегда помнить - силовая электроника не прощает ошибок!

8. Принципиальные схемы и описание работы, инвертора с дросселем рассеяния.

Один из способов создания падающей вольт - амперной характеристики у сварочного аппарата, это применение дросселя рассеяния. По такой схеме построен аппарат "Форсаж". Это, что то среднее между обыкновенным мостом, ток в котором управляется ШИМом, и резонансным, управляемым изменением частоты.

Я постараюсь осветить все плюсы и минусы такого построения сварочного инвер тора. Начнём с плюсов: а) регулировка тока - частотная, при повышении частоты ток уменьшается. Это даёт возможность регулировки тока в автоматическом режи -ме, легко строится система "горячего старта".
б) падающая ВАХ формируется дросселем рассеяния, такое построение более надёжное, чем параметрическая стабилизация при ШИМ, и более быстрая, нет задержки на включение активных элементов. Простота и надёжность! Пожалуй это все плюсы. :-(^^^Л
Теперь о минусах, их тоже не много:
а) транзисторы работают в линейном режиме переключения;
б) для защиты транзисторов требуются снабберы;
в) узкий диапазон регулировки тока;
г) низкие частоты преобразования, обусловлены параметрами силового переключения транзисторов;
но они довольно существенны, и требуют своих методов их компенсации. Разберём работу инвертора построенного по такому принципу см. Рис. 17 Как видим его схема практически не отличается от схемы резонансного инвертора, изменены только параметры LC цепочки в диагонали моста, введены снабберы для защиты транзисторов, уменьшены сопротивления резисторов включенных параллельно затворным обмоткам задающего трансформатора, увеличена мощность этого трансформатора.
Рассмотрим LC цепочку включенную последовательно с силовым трансформатором, емкость конденсатора С, увеличена до 22 мкР, сейчас он работает как симметрирую -щий конденсатор, не дающий намагнититься сердечнику. От параметров дросселя L полностью зависит ток КЗ преобразователя, диапазон регулировки мощности, часто -та преобразования инвертора. При частотах преобразования аппарата "Форсаж 125," а это 10 - 50 кГц, индуктивность дросселя составляет 70 мкГ, на частоте 10 кГц сопротивление такого дросселя 4,4 Ом, следовательно ток КЗ, через первичную цепь, будет 50 ампер! Но не более! :-) Для транзисторов это конечно многовато, поэтому в "Форсаже" применена двухступенчатая защита от перегрузки по току, ограничивающая ток КЗ на уровне 20-25 ампер. ВАХ такого преобразователя представляет собой круто падающую прямую, линейно зависящую от выходного тока.
При увеличении частоты, реактивное сопротивление дросселя возростает, следова -тельно происходит ограничение тока протекающего через первичную обмотку выходного трансформатора, выходной ток линейно уменьшается. Недостатком такой системы регулировки тока, является то, что форма тока с увеличением частоты становится похожа на треугольник, а это увеличивает динамические потери, и на транзисторах выделяется лишнее тепло, но учитывая то, что общая мощность понижается, и ток через транзисторы тоже понижается, этими величинами можно принебречь.
Практически, самым существенным недостатком, схемы инвертора с дросселем рассеяния, является работа транзисторов в режиме линейного (силового) переклю -чения тока. Такое переключение, предъявляет повышенные требования к драйверу управляющему этими транзисторами. Лучше всего применять драйверы на микро -схемах фирмы IR, которые непосредственно предназначены для управления верхними и нижними ключами мостового преобразователя. Они выдают чёткие импульсы в затворы управляемых транзисторов, и в отличие от трансформаторной системы управления, не требуют много мощности. Но трансформаторная система образует гальваническую развязку, и в случае выхода из строя силовых транзисторов, схема управления сохраняет свою работоспособность! Это неоспоримое преи -мущество не только с экономической стороны построения сварочного инвертора, но и со стороны простоты и надёжности. На Рис.18 Приведена схема БУ инвертора с драйверами, а на Рис.17 , с управлением через импульсный трансформатор. Выходной ток регулируется изменением частоты от 10кГц (Imax) до 50кГц(1т1п). Если поставить более высокочастотные транзисторы, то диапазон регулировок тока можно немного расширить.
При построении инвертора такого типа, необходимо учитывать точно такие же условия, как и при построении резонансного преобразователя, плюс все особенности построения преобразователя работающего в режиме линейного перключения. Это: жёсткая стабилизация напряжения питания задающего блока, режим возникновения ШИМ - недопустим! И все остальные особенности перечисленные в п.7 на стр.31. Если вместо управляющего трансформатора применяются драйверы на микросхе -мах, всегда помнить, что минус низковольтного питания будет соединён с сетью, и принять дополнительные меры безопасности!

Блок управления на IR2110

Рис.18

9. Конструктивные и схемные решения предложенные и опробованные
моими друзьями и последователями.

1. Силовой трансформатор намотан на одном сердечнике типа Ш20х28 2500НМС, первичная обмотка 15 витков, провод ПЭТВ-2, диаметр - 2,24мм. Вторичная 3+3 витка провод 2,24 в четыре провода, общее сечение 15,7мм кв.
Работает хорошо, обмотки практически не греются даже на больших токах, спокойно отдаёт в дугу более 160А! Но греется сам сердечник, примерно до 95 градусов, нужно ставить в обдув. Но зато выигрывается вес (0,5кГ) и освобождается объём!
2. Вторичная обмотка силового трансформатора мотается медной лентой 38х0,5мм, сердечник 2Ш20х28, первичная обмотка 14 витков, провода ПЭВ-2, диаметром 2,12.
Работает замечательно, напряжение ХХ около 66В, греется до 60 градусов.
3. Выходной дроссель намотан на одном Ш20х28, 7 витков многожильного медного провода, сечением от 10 до 20мм кв, на работе никак не сказывается. Зазор 1,5 мм, индуктивность 12мкГ.
4. Резонансный дроссель - намотан на одном Ш20х28, 2000НМ, 11 витков, провод ПЭТВ2, диаметром 2,24. Зазор 0,5мм. Частота резонанса 37кГц.
Работает хорошо.
5. Вместо Uc3825, применена 1156ЕУ2.
Работает отлично.
6. Входная ёмкость варьировалась от 470мкФ до 2000мкФ. Если не меняется зазор
в резонансном дросселе, то с увеличением ёмкости входного конденсатора, пропор -ционально растёт мощность, отдаваемая в дугу.
7. Была полностью исключена защита по току. Аппарат работает уже почти год и сгорать не собирается.
Это усовершенствование упростило схему до полного бестыдства. Но применение защиты от длительного КЗ и системы "горячий старт"+ "антипригар" практически полностью исключают возникновение перегрузки по току.
8. Выходные транзисторы поставлены на один радиатор через силиконо-керамические прокладки, типа "НОМАКОН".
Работают отлично.
9. Вместо 150EBU04 ставились по два параллельно 85EPF06. Работает отлично.
10. Изменена система регулировки тока, преобразователь работает на резонансной частоте, а регулировка выходного тока осуществляется изменением длительности управляющих импульсов.
Проверил, работает отлично! Ток регулируется практически от 0 и до мах! Схема аппарата с такой регулировкой представлена на рис.21.

Тр.1 - силовой трансформатор 2Ш20х28, первичка - 17 витков, ХХ=56В Д1-Д2 - HER208 Д3,Д5 - 150EBU04
Д6-Д9 - КД2997А
Р - запускающее релле, 24В, 30А - 250VAC
Др.3 - мотается на ферритовом колечке К28х16х9, 13-15 витков
монтажного провода сечением 0,75мм кв. Индуктивность не менее
200мкН.

Схема представленная на Рис.19 удваивает выходное напряжение. Удвоенное напряжение подаётся параллельно дуге. Такое включение облегчает поджиг на всех режимах работы, повышает стабильность дуги (дуга легко тянется до 2 см), улучшает качество сварного шва, можно варить электродами большого диаметра на малых токах, при этом не перегревая свариваемую деталь. Позволяет легко дозировать количество наплавляемого металла, при отводе электрода дуга не гаснет, но ток резко уменьшается. При повышенном напряжении легко зажигаются и горят электроды всех марок. При сварке тонкими электродами (1,0 - 2,5 мм) на малых токах достигается идеальное качество сварного шва, даже у "чайников". Мне удавалось четвёркой приварить лист толщиной 0,8мм к уголку толщиной 5мм (52х52). Напряжение ХХ без удвоения было 56В, с удвоителем 110В. Ток удвоителя ограничивается конденса -торами 0,22х630В типа К78-2, на уровне 4 - 5 Ампер в режиме дуги, и до 10А при КЗ. Как видим пришлось добавить ещё два диода для запускающего релле, при таком включении оно также является защитой от режима длительного КЗ, как и в схеме на Рис.5. Выходной дроссель Др.2 оказался не нужен, а это 0,5кГ! Дуга горит устойчиво! Оригинальность данной схемы заключается в том, что фаза удвоенного напряжения повёрнута на 180 градусов относительно силового, поэтому высокое напряжение после разряда выходных конденсаторов не блокирует силовые диоды, а заполняет удвоенным напряжением промежутки между импульсами. Именно этот эффект повышает стабильность дуги и улучшает качество шва!
Похожие схемы ставят итальянцы в промышленные переносные инверторы.

На Рис.20 показана схема сварочного инвертора с самой совершенной конфигурацией. Простота и надёжность, минимум деталей, ниже приведены его технические характеристики.

1. Напряжение питания 210 -- 240 В
2. Ток в дуге 20 - 200 А
3. Ток потребляемый от сети 8 - 22 А
4. Напряжение XX 110 В
5. Вес без корпуса менее 2.5 кг

Как видим, схема на Рис.20 не сильно отличается от схемы на Рис.5. Но это полностью законченная схема, она практически не нуждается в дополнительных системах поджига и стабилизации горения дуги. Применение удвоителя выходного напряжения позволило исключить выходной дроссель, увеличить выходной ток до 200А и на порядок улучшить качество сварных швов на всех режимах работы, от 20А до 200А. Дуга зажигается очень легко и приятно, устойчиво горят электроды почти всех типов. При сварке нержавеющих сталей, качество шва сделанного электродом, не уступает сварному шву сделанному в аргоне!
Все моточные данные аналогичны предыдущим конструкциям, только в силовом трансформаторе можно мотать первичную обмотку 17-18 витков, проводом 2,0-2,12 ПЭТВ-2 или ПЭВ-2. Сейчас нет смысла повышать выходное напряжение трансфор -матора, для отличной работы достаточно 50-55В, всё остальное сделает удвоитель. Резонансный дроссель точно такой конструкции, как в предыдущих схемах, только имеет увеличенный немагнитный зазор (подбирается экспериментально, ориентировочно 0,6 - 0,8мм).

Уважаемые читатели, вашему вниманию предложено несколько схем, но фактически это одна и таже силовая установка с различными дополнениями и усовершенствованиями. Все схемы были многократно испытаны и показали высокую надёжность, неприхотливость и отличные результаты при работе в различных климатических условиях. Для изготовления сварочного аппарата Вы можете взять любую из приведенных схем, воспользоваться предложенными изменениями и создать аппарат полностью удовлетворяющий Ваши требования. Практически ничего не меняя, только увеличивая или уменьшая зазор в резонансном дросселе, увеличивая или уменьшая радиаторы на выходных диодах и транзисторах, увеличивая или уменьшая мощность охладителя, Вы можете получить целую серию сварочных аппаратов, с максимальным выходным током от 100А до 250А и ПВ=100%. ПВ зависит только от системы охлаждения, и чем мощнее применяемые вентиляторы и больше площадь радиаторов, тем дольше сможет работать Ваш аппарат в непрерывном режиме при максимальном токе! Но увеличение радиаторов влечёт за собой увеличение размеров и веса всей конструкции, поэтому прежде чем приступить к изготовлению сварочного аппа -рата всегда нужно сесть и подумать для каких целей он Вам будет нужен! Как показала практика, ничего супер сложного в конструировании сварочного инвертора с использованием резонансного моста нет. Именно применение для этой цели резонансной схемы, позволяет на 100% избежать проблем связан -ных с монтажем силовых цепей, а при изготовлении силового прибора в до -машних условиях эти проблемы возникают всегда! Резонансная схема решает их автоматически, сохраняя и продляя жизнь силовым транзисторам и диодам!

10. Сварочный аппарат с фазовой регулировкой выходного тока

Схема представленная на Рис.21 наиболее привлекательна с моей точки зрения. Испытания показали высокую надёжность такого преобразователя. В этой схеме полностью использованы преимущества резонансного преобразователя, так как частота не меняется, выключение силовых ключей происходит всегда в нуле тока, а это важный момент с точки зрения управляемости ключей. Регулировка тока осуществляется изменением длительности импульсов управления. Такое схемное решение позволяет изменять выходной ток практичес -ки от 0 и до максимального значения (200А). Шкала регулировки полностью линей -ная! Изменение длительности управляющих импульсов достигается путём подачи изменяющегося напряжения в диапазоне 3-4В на 8 ножку микросхемы Uc3825. Изменение напряжения на этой ножке с 4В до 3В даёт плавное изменение длительности цикла от 50% до 0%! Регулировка тока таким способом, позволяет избе -жать такого неприятного явления, как совпадение резонанса с режимом КЗ, возмож -ного при частотном регулировавнии. Следовательно исключается ещё один возмож -ный режим перегрузки! Как следствие, можно вообще убрать схему защиты по току, единожды настроив максимальный выходной ток зазором в резонансном дросселе. Настраивается аппарат точно так, как и все предыдущие модели. Единственное, что необходимо сделать, это перед началом настройки выставить максимальную дли -тельность цикла, установив на 8 ножке напряжение 4В, если этого не сделать, то резонанс будет смещён, и на максимальной мощности точка переключения ключей может не совпадать с нулём тока. При больших отклонениях, это может привести к динамической перегрузке силовых транзисторов, их перегреву и выходу из строя. Применение удвоителя напряжения на выходе даёт возможность уменьшить нагрузку на сердечник, увеличив количество витков первичной обмотки до 20. Выходное напряжение ХХ при этом получается 46,5В, соответственно после удвои -теля 93В, что отвечает всем нормам безопасности для инверторных сварочных источников! Понижение выходного напряжения силового блока позволяет использовать более низковольтные (более дешёвые) выходные диоды. Можно смело ставить 150EBU02 или BYV255V200. Ниже приведены моточные данные моего сварочного инвертора последней модели.
Тр.1 Провод ПЭВ-2, диаметр 1,81мм, количество витков -20. Вторичная обмотка 3+3, 16мм кв, мотается в 4 провода диаметром 2,24. Конструкция аналогична предыдущим. Сердечник Е65, №87 фирмы ЭПКОС. Наш приблизительный аналог 20х28, 2200НМС. Сердечник один!
Др.1 10 витков, ПЭТВ-2 диаметром 2,24мм. Сердечник 20х28 2000НМ. Зазор 0,6-0,8мм. Индуктивность 66мкГ для мах тока в дуге 180-200А. Др.3 12 витков монтажного провода, сечение 1мм кв, кольцо 28х16х9, без зазора, 2000НМ1
При таких параметрах, резонансная частота около 35кГц. Как видно из схемы -защиты по току нет, выходного дросселя нет, выходных конденсаторов нет. Силовой трансформатор и резонансный дроссель намотаны на одиночных сердечниках типа Ш20х28. Всё это позволило уменьшить вес и высвободить объём внутри корпуса, и как следствие облегчить температурный режим всего аппарата, и спокойно поднять ток в дуге до 200А!

Список полезной литературы.

1. "Радио" №9, 1990г.
2. " Микросхемы для импульсных источников питания и их применение", 2001г. Издательство "ДОДЕКА".
3. " Силовая электроника", Б.Ю. Семёнов, Москва 2001г.
4. " Силовые полупроводниковые ключи", П.А. Воронин, "ДОДЕКА" 2001г.
5. Каталог п/п приборов фирмы NTE.
5. Справочные материалы фирмы IR.
6. ТОЭ, Л.Р.Нейман и П.Л.Калантаров, Часть 2.
7. Сварка и резка металлов. Д.Л.Глизманенко.
8. "Микросхемы для линейных источников питания и их применение", 2001г. Издательство "ДОДЕКА".
9. "Теория и расчёт трансформаторов ИВЭ". Хныков А.В. Москва 2004г.

Самодельный сварочный инвертор рядом с компьютерным блком питания:

Страница подготовлена по мотивам книги "Сварочный инвертор - это просто" В.Ю.Негуляев

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.

Профессиональные сварщики и любители мастерить своими руками уже давно признали в качестве незаменимых устройств для выполнения сварочных работ инверторные аппараты. Процесс сваривания при помощи таких устройств очень удобен и прост, а качество получаемого шва специалисты считают отличным. Сварочный аппарат оснащен трансформатором, обеспечивающим выработку тока, необходимую для качественного выполнения надежных и прочных швов. Выбирая варочный аппарат следует подумать, в каких условиях придется его эксплуатировать, оптимальным вариантом будет агрегат работающий от сети с напряжением 220-230 В, оно сможет обеспечить наличие стабильной дуги, а следовательно, даст возможность выполнять качественный шов.

Конструктивные особенности и принцип работы сварочного инвертора

В числе главных особенностей сварочного инвертора можно назвать их способность регулировать параметры тока и изменять его в соответствии с заданным режимом сварки. Функционал аппарата предусматривает возможность каскадных преобразований, специальное оборудование при этом производит контроль за условиями в которых выполняется работа.

Преимущества инверторного устройства можно прочувствовать, установив рядом с ней обычный классический трансформатор - большой вес и громоздкая конструкция последнего позволяют работать только в стационарных условиях, инверторный - мобильный, легкий и транспортабельный, к примеру - если он понадобится на даче - отвезти его будет несложно на велосипеде, как дорожную сумку.

О том, что нужно знать начинающему сварщику смотрим видео:

Преимущества и недостатки инверторов

В числе технических преимуществ инверторов следует вспомнить о:

• высоком, порядка 90% КПД, что позволяет снизить до минимума расход электроэнергии,
• возможности экономить на невысоком расходе электродов,
• возможности использовать для резки и сварки тонкие электроды,
• возможности избегать образования брызг при выполнении сварочных работ,
• плавной регулировке рабочего режима.

Технологические преимущества инверторов предполагают возможность работы с ним человека без специальной подготовки. Варить можно металлы разной толщины, в том числе такие, которые с трудом поддаются сварке. Выполнение сварки короткой дугой позволяет получать качественный шов при сниженных потерях электроэнергии.

Токопроводящие кабеля в процессе работы не нагреваются.

К недочетам инверторов можно отнести относительно высокую стоимость, а также дороговизна ремонта, особенно в том случае если потребуется замена мощного выходного транзистора, выход его из строя может произойти при снижении напряжения до критических показателей. Выполнять сварочные работы в запыленном месте не рекомендуется, в любом случае систематически потребуется выполнять чистку агрегата.

Работа при температурах ниже 0 С может привести к оседанию конденсата на панель управления, электроника в таком случае может выйти из строя. Этим же фактором обусловлена необходимость хранения сварочного устройства в теплом, сухом месте.

Иногда в работе применяют собранные любителями сварочные устройства, но следует понимать, что лучший сварочный инвертор - тот, который собран в заводских условиях, соответствующий нормам и стандартам. Однозначно - он более надежный и работать с ним безопаснее. Чтобы купить хороший инвертор не обязательно посещать множество магазинов, находящихся в разных концах города - заказать качественный аппарат для сварки можно по каталогам, которые предлагают производители продукции подобного плана.

Принцип работы агрегата достаточно прост, основан на увеличении силы тока и его частоты во время сдвига фаз напряжения. Процесс происходит каскадообразно, минимальное напряжение в сети, требующееся для старта - как минимум 200 Вт при частоте тока в 50 Гц. В процессе работы агрегат выполняет преобразование переменного тока в постоянный.

При включении преобразователь снова изменяет постоянный ток на переменный, но с более низким напряжением, увеличенной частотой и силой тока. Именно в этом состоит главное отличие инверторного оборудования.

О том, как выполняется сварка смотрим видео:

Если говорить об узлах, которые обеспечивают функциональность сварочного инверторного аппарата, то он состоит из:

• блока, предназначенного для получения постоянного тока,
• устройства защиты начинки и корпуса от перегрева в процессе непрерывной работы на протяжении длительного периода,
• преобразователя переменного тока в постоянный и обратно,
• ключей преобразования,
• регуляторов тока и реле.

Сварка выполняется с использованием специальных электродов, выбирать их следует внимательно, ведь для каждого металла потребуется соответствующая марка электродов, найти подходящие сегодня не составит особого труда.

Как выбрать сварочный аппарат

К выбору инверторного сварочного устройства следует подойти серьезно, со знанием дела, потребуется:

• учесть много моментов и уделить внимание нескольким разноплановым критериям,
• изучить паспорт изделия и его технические характеристики,
• посоветоваться с продавцом.

Если руководствоваться рациональностью и приобретать качественный инвертор для дома, то рекомендуется поинтересоваться:

• наличием функций горячего старта и антиприлипания во время него, что обеспечивается понижением рабочего тока в момент прихватывания электрода,
• возможностью форсажа дуги,
• отсутствием эффекта примерзания.

Эти характеристики в паспорте к профессиональному сварочному оборудованию могут не указываться, но именно они являются преимуществами, отличающими инверторные устройства от обычных дуговых. В наличии вышеупомянутых характеристик следует убедиться перед планируемой покупкой.

Не следует забывать, что хорошему сварочному аппарату необходим вентилятор, который будет защищать от перегрева при выполнении сложных швов, когда часто делать перерывы не получится. Наличие вентилятора способствует продлению срока эксплуатации агрегата, мощность вентилятора должна быть достаточной, но не слишком большой - появится риск, что он будет втягивать внутрь сварочного аппарата не только воздух, но и пыль, в результате такого явления могут возникать поломки, а следовательно - потребность в частых ремонтах и профилактических чистках.

Чтобы сварочный агрегат справлялся с работой качественно следует убедиться в наличии в нем бесперебойника, т.е. встроенной системы защиты от перепадов сетевого напряжения. Особенно важно это в случае, если аппарат будет эксплуатироваться в домашних условиях.

О том, какими принципами следует пользоваться при выборе сварочного инвертора более подробно можно узнать при просмотре видео:

Сварочный аппарат-инвертор, какой лучше купить для дома

Выбирая аппарат для эксплуатации в домашних условиях желательно отдавать предпочтение моделям с широким диапазоном функций, они позволят выполнить работы разной степени сложности с гарантированно высоким качеством.

Для сварочного аппарата имеет значение температура окружающей среды, если все работы будут выполняться в помещении, в условиях мастерской, то можно выбирать любую модель, но если сварка будет выполняться под открытым небом, или в неотапливаемом гараже, то потребуется инвертор пригодный для работы при низких температурах. Большинство моделей рассчитаны на эксплуатацию в температурном режиме от 0 С до +30 С, т.е. стандартных домашних условиях.

Выбор профессионального оборудования производится с тем расчетом, что сварочный агрегат должен быть способен работать бесперебойно 8 часов кряду, но небольшие перерывы в его работе все-же придется устраивать. Для бытовых агрегатов такой режим работы вполне приемлем. Для эксплуатации в условиях промышленных предприятий предназначены совсем другие модели, с длительным периодом работы и перерывами в 30 минут.

По мнению специалистов, для домашнего мастера идеальным вариантом будет инвертор, который может варить без перерывов в течении получаса, затем аппарату потребуется часовой отдых. Такой выбор можно считать рациональным в плане соотношения качества и стоимости.

Рабочий диапазон напряжения бытовых моделей должен находиться в пределах от 220 до 230 Вт, если в характеристике сварочного устройства указаны границы от 170 до 230 Вт, то это может свидетельствовать о невысокой производительности модели, использование которой возможно при выполнении незначительных объемов сварочных работ.

Специалисты считают, что оптимальная мощность сварочного агрегата - 16-25 А, процесс работы такого устройства качественен и стабилен, его вполне можно применять в качестве профессионального.

Если выбор агрегата осуществляется через интернет, по каталогу, то следует тщательно изучить отзывы о магазине, занимающемся реализацией сварочной техники, о качестве продукции, которую он реализует. Не лишним будет навести справки о наличии вблизи от вас сервисных центров. Особо экономить на покупке нет смысла - сам аппарат стоит недешево, его обслуживание и ремонт, замена и поиск запчастей также могут вылиться в немалую сумму.

Сварочный аппарат-инвертор - модели и производители, которые пользуются особой популярностью

Естественно, выбирая модели инверторов от известных в мире производителей потребители стремятся получить качество и надежность, но даже в таком случае необходима некоторая предусмотрительность - исключить возможность покупки подделки с сомнительным качеством нельзя. Поэтому специалисты считают рациональным покупку в специализированных магазинах, к товару обязательно должны прилагаться соответствующие аксессуары, гарантийные талоны с указанием реквизитов торгующей фирмы - это лишний раз подтвердит подлинность.

В числе лидеров на сегодняшнем рынке инверторов можно отметить компанию KEMPPI выпускающую модели сварочных аппаратов как профессионального, так и востребованного домашними мастерами. Швы, получаемые при сварке моделями этого производителя считают эталонными, агрегат предполагает возможность самостоятельной корректировки параметров дуги, он влаго- и пылеустойчив, стойко выдерживает перепады напряжения и температуры окружающей среды. Вес сварочных аппаратов небольшой, работающий человек надежно защищен от поражения электрическим током.

Инвертор FUBAG от германских производителей - это успешное воплощение современной инженерной мысли, модели, выпускаемые фирмой работают в широком диапазоне напряжений - от 85 до 256 вольт, надежные и безопасные в работе они интересуют не только начинающих сварщиков, но и опытных профессионалов. Последние модели инверторов оснащены супер надежными вентиляционными составляющими, а работать с ними чрезвычайно комфортно.

Вполне заслужено занимает свою позицию на рынке инверторов творение итальянских производителей - компании Telwin . Инверторы обеспечивают отличное качество шва, простота и наличие интуитивно понятных аксессуаров позволяют успешную эксплуатацию и мастерам, и новичкам. В числе преимуществ последних моделей от Telwin - наличие универсальной насадки, позволяющих использование электродов любого типа.

Под брендом ProfHelper реализуется продукция нескольких известных фирм, наиболее продвинутых и успешных в области выпуска сварочного оборудования. Один из входящих в бренд продуктов, инвертор Prestige итальянского производства, не раз отмечался специалистами за высокие эксплуатационные характеристики. К примеру - аппараты имеют продолжительный срок эксплуатации, до истечения которого аппарату не потребуется остановка для охлаждения, в таком отдыхе нуждаются только устройства, прослужившие более 5 лет.

Инверторы Brima позволяют выполнять работу качественно, при необходимости ними можно сварить швы, соответствующие профессиональному уровню. Аппараты не чувствительны к опасным внешним условиям, могут работать и при низких температурах, электрод при коротком замыкании портиться не будет - подаваемое напряжение будет обнулено автоматической защитой.

Что касается бытовых и полупрофессиональных инверторов от отечественных производителей, то в числе наиболее популярных можно назвать модели следующих брендов:

• ВС-180,
• Патон Standard ВДИ-160,
• Неон 180,
• Торус 200,
• Форсаж 200.

Стоимость лучших моделей, в долларовом выражении, составляет от 400 до 600 $.

Описать все достойные модели в одной статье, естественно, невозможно, но специалисты при выборе инверторного сварочного аппарата советуют изначально обратить внимание на продукцию вышеупомянутых производителей.