Онлайн помощник домашнего мастера

• Инструкции

В строительных, монтажных и ремонтных работах применяется сварочный аппарат. Обычно конструкция приобретается в готовом виде, но можно сделать её и самому. В этом случае происходит значительная экономия денежных средств. Более того, этот процесс способен увлечь тех, кто любит заниматься изготовлением чего-то нового.

Краткое содержимое статьи:

• Соединения, электроды и обмотки
• Зачем использовать бетон
• Простая конструкция
• Процесс сборки
• Фото сварочных аппаратов своими руками

Что нужно знать для сборки самодельного сварочника?

Чтобы изготовить мини сварочный аппарат своими руками из подручных средств, без особых финансовых затрат и сил нужно понимать как функционирует оборудование, после чего можно приступать к его производству в домашних условиях.

В первую очередь стоит определить нужную мощность подачи тока самодельного оборудования для сварки. Соединение деталей массивной конструкции требует большей интенсивности тока, а сварочные работы с тонкими металлическими поверхностями – минимальной.

Значение силы тока связано с выбранными электродами, которые будут использоваться в процессе. При сварке изделий до 5 миллиметров необходимо использовать стержни до 4 миллиметров, а в конструкции с 2 миллиметрами толщиной, стержни должны быть 1,5 миллиметра.

При использовании электродов в 4 миллиметра, сила тока регулируется до 200 ампер, в 3 миллиметра до 140 ампер, в 2 миллиметра – до 70 ампер и для самых маленьких до 1,5 миллиметров – до 40 ампер.

Сформировать дугу для сварочного процесса можно самому, используя сетевое напряжение, которое получается за счет работы трансформатора.

В комплект этого оборудования входит:

• магнитопровод;
• обмотка – первичная и вторичная.

Также трансформатор удастся изготовить самостоятельно. Для магнитопровода используются пластины из стали либо другого прочного материала. Обмотки необходимы чтобы непосредственно выполнять сварочную работу и иметь возможность подключать агрегат для сварки к сети в 220 вольт.

Специализированные оборудования обладают дополнительными устройствами, обеспечивающими повышение качества и мощности дуги, что дает возможность самостоятельно регулировать значения силы тока.

Для сварочного оборудования, изготовленного в домашних условиях, не обязательно применять дополнительные приспособления. Смотря на значение силы тока, можно выбрать величину мощности трансформатора, а чтобы рассчитать мощность, необходимо показатель тока, который используется во время эксплуатации оборудования, помножить на 25.

Полученный результат умножается на 0,015, где на исходе получается необходимое значение диаметра магнитопровода. Чтобы рассчитать нужное сечение обмотки достаточно мощность поделить на 2000, а затем полученное число помножить на 1,13.

Чтобы посчитать, сколько необходимо намотать витков проводки, необходимо поделить площадь сечения магнитопровода пополам.

Если вы планируете изготовить простой сварочный аппарат своими руками, то нужно отметить, что сам процесс сварки бывает нескольких видов – мягкий и жесткий, на это влияет напряжение, которое есть на зажиме оборудования.

За счет этого параметра можно установить свойства внешнего тока для сварочного процесса, который также делится на пологопадающий, крутопадающий и возрастающий.

Большинство специалистов рекомендует применять источники тока с пологими либо крутопадающими особенностями. Они имеют минимальное изменение тока, когда колеблется электродуга, что дает возможность сваривать металл в домашнем быту.

Особенности функционирования

Перед сборкой, следует ознакомиться с особенностями работы инвертора, аналогичными функционированию компьютерного блока питания. Функционирование устройства происходит в таком порядке:

• входящее переменное напряжение превращается в постоянное;
• входной ток 50 Гц трансформируется в ток высокой частоты;
• выходное напряжение понижается;
• выходной ток выправляется, поддерживается нужная для сварки частота.

Трансформаторное оборудование отличается габаритностью и тяжестью в связи со следующими особенностями. Дуговая сварка выполняется через силу тока. Вторичная обмотка для ослабления напряжения и усиления тока устраивается из минимального числа оборотов, сечение проводника принимается максимально возможным.

Применение инверторного принципа снижает объем и вес агрегатов на порядок благодаря увеличению частоты до 60-80 кГц.

Для реализации такого преобразования необходимо использование полевых транзисторов, сообщающихся друг с другом именно на такой частоте. Для их питания используется постоянный ток, направляющийся от выпрямителя, роль которого выполняет диодный мост. Для выправления напряжения требуются конденсаторы. От транзисторов ток подается к трансформатору, представляющему собой компактную катушку.

Возможна переделка и доработка в инверторный полуавтомат. Ему присущи схожие с трансформатором характеристики, но масса и габариты его меньше.

Современный рынок наполнен достаточно большим разнообразием сварочных аппаратов, но далеко не все целесообразно собирать своими руками.

В зависимости от рабочих параметров устройств различают такие виды устройств:

• на переменном токе – выдающие переменное напряжение от силового трансформатора напрямую к сварочным электродам;
• на постоянном токе – выдающие постоянное напряжение на выходе сварочного трансформатора;
• трехфазные – подключаемые к трехфазной сети;
• инверторные аппараты – выдающие импульсный ток в рабочую область.

Первый вариант сварочного агрегата наиболее простой, для второго понадобиться доработать классическое трансформаторное устройство выпрямительным блоком и сглаживающим фильтром. Трехфазные сварочные аппараты используются в промышленности, поэтому рассматривать изготовление таких устройств для бытовых нужд мы не будем. Инверторный или импульсный трансформатор довольно сложное устройство, поэтому чтобы собрать самодельный инвертор вы должны уметь читать схемы и иметь базовые навыки сборки электронных плат. Так как базой для создания сварочного оборудования является понижающий трансформатор, рассмотрим порядок изготовления от наиболее простого, к более сложному.

На переменном токе

По такому принципу работают классические сварочные аппараты: напряжение с первичной обмотки 220 В понижается до 50 – 60 В на вторичной и подается на сварочный электрод с заготовкой.

Перед тем, как приступить к изготовлению, подберите все необходимые элементы:

• Магнитопровод – более выгодными считаются наборные сердечники с толщиной листа 0,35 – 0,5мм, так как они обеспечивают наименьшие потери в железе сварочного аппарата. Лучше использовать готовый сердечник из трансформаторной стали, так как плотность прилегания пластин играет основополагающую роль в работе магнитопровода.
• Провод для намотки катушек – сечение проводов выбирается в зависимости от величины, протекающих в них токов.
• Изоляционные материалы – основное требование, как к листовым диэлектрикам, так и к родному покрытию проводов – устойчивость к высоким температурам. Иначе изоляция сварочного полуавтомата или трансформатора расплавится и возникнет короткое замыкание, что приведет к поломке аппарата.

Наиболее выгодным вариантом является сборка агрегата из заводского трансформатора, в котором вам подходит и магнитопровод, и первичная обмотка. Но, если подходящего устройства под рукой нет, придется изготовить его самостоятельно. С принципом изготовления, определения сечения и других параметров самодельного трансформатора вы можете ознакомиться в соответствующей статье: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html.

В данном примере мы рассмотрим вариант изготовления сварочного аппарата из блока питания микроволновки. Следует отметить, что трансформаторная сварка должна обладать достаточной мощностью, для наших целей подойдет сварочный аппарат хотя бы на 4 – 5кВт. А так как один трансформатор для микроволновки имеет только 1 – 1,2 кВт, для создания аппарата мы будем использовать два трансформатора.

Для этого вам понадобится выполнить такую последовательность действий:

• Возьмите два трансформатора и проверьте целостность обмоток, питаемых от электрической сети 220В.
• Распилите магнитопровод и снимите высоковольтную обмотку, Рис. 1: распилите сердечник

Рис. 2: уберите высоковольтную обмотку

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

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

Установите на кабель держатель и электрод диаметром 4 – 5мм. Диаметр электродов подбирается в зависимости от силы электрического тока во вторичной обмотке сварочного аппарата, в нашем примере она составляет 140 – 200А. При других параметрах работы, характеристики электродов меняются соответственно.

Во вторичной обмотке получилось 54 витка, для возможности регулировки величины напряжения на выходе аппарата сделайте два отвода от 40 и 47 витка. Это позволит осуществлять регулировку тока во вторичке посредством уменьшения или увеличения количества витков. Ту же функцию может выполнять резистор, но исключительно в меньшую сторону от номинала.

На постоянном токе

Такой аппарат отличается от предыдущего более стабильными характеристиками электрической дуги, так как она получается не напрямую с вторичной обмотки трансформатора, а от полупроводникового преобразователя со сглаживающим элементом.

Рис. 8: принципиальная схема выпрямления для сварочного трансформатора

Как видите, делать намотку трансформатора для этого не требуется, достаточно доработать схему существующего устройства. Благодаря чему он сможет выдавать более ровный шов, варить нержавейку и чугун. Для изготовления вам понадобится четыре мощных диода или тиристора, примерно на 200 А каждый, два конденсатора емкостью в 15000 мкФ и дроссель. Схема подключения сглаживающего устройства приведена на рисунке ниже:

Рис. 9: схема подключения сглаживающего устройства

Процесс доработки электрической схемы состоит из таких этапов:

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

В связи с перегревом трансформатора во время работы, диоды могут быстро выйти со строя, поэтому им нужен принудительный отвод тепла.

• Соедините диоды в мост, как показано на рисунке выше, и подключите их к выводам трансформатора. Рис. 11: соедините диоды в мост

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

Рис. 12: используйте луженные зажимы

Толщина провода выбирается в соответствии с рабочим током вторичной обмотки.

• Подключите силовые конденсаторы и дроссель во вторичную цепь диодного моста. Рис. 13: подключите силовые конденсаторы
• Подсоедините к выводам сглаживающего устройства сварочные шлейфа, установите держатели для электродов – сварочный аппарат постоянного тока готов.

При сварке металлов таким аппаратом всегда следует контролировать нагрев не только трансформатора, но и выпрямителя. А при достижении критической температуры делать паузу для остывания элементов, иначе сварочный агрегат, сделанный своими руками, быстро выйдет со строя.

Инверторный аппарат

Представляет собой довольно сложное устройство для начинающих радиолюбителей. Не менее сложным процессом является подборка необходимых элементов. Преимуществом такого сварочного аппарата являются значительно меньшие габариты и меньшая мощность, в сравнении с классическими устройствами, возможность реализовать точечную сварку и т.д.

Рис. 14: принципиальная схема импульсного блока

В работе такая схема преобразует переменное напряжение из сети в постоянное, затем, при помощи импульсного блока, выдает ток большой амплитуды в область сварки. Этим и достигается относительная экономия мощности аппарата по отношению к его производительности.

Конструктивно инверторная схема сварочного аппарата включает в себя такие элементы:

• диодный выпрямитель с магазином емкостей, балластным резистором и системой плавного пуска;
• система управления на основе драйвера и двух транзисторов;
• силовая часть из управляющего транзистора и выходного трансформатора;
• выходная часть из диодов и дросселя;
• система охлаждения из кулера;
• система обратной связи по току для контроля параметра на выходе сварочного аппарата.

Для изготовления сварочного инвертора вам понадобится самостоятельно намотать силовой трансформатор, трансформатор тока на базе ферритового кольца. Для моста лучше использовать готовую сборку из быстродействующих полупроводниковых элементов.

К сожалению, большинство других элементов вряд ли найдутся под рукой в гараже или у вас дома, поэтому их придется заказывать или приобретать в специализированных магазинах. Из-за чего сборка инверторного блока своими руками обойдется не дешевле заводского варианта, а с учетом затраченного времени, еще и дороже. Поэтому для инверторной сварки лучше приобрести готовый аппарат с заданными рабочими параметрами.

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

• Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
• Потребляемая мощность от сети 220 вольт — не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
• Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

1. Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
2. Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт — холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
3. Трансформатор тока — самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.

Самодельный тороидальный сварочный аппарат

Схема самодельного тороидального сварочного аппарата .

П-образные, Ш-образные трансформаторы значительно уступают тороидам в массогабаритном соотношении. Тороидальный сварочный аппарат в полтора раза легче Ш-образного аналога, однако основная трудность при самостоятельном изготовлении кроется в отсутствии необходимого железа. Умельцы делятся рекомендациями по изготовлению трансформатора из промышленного СА, отработавшего положенный ресурс. Аналогичной заменой послужит трансформатор ТСА 310 либо ТС 270. Его П-образные пластины «половинят» зубилом, правят на наковальне.

Сварочные аппараты этого типа собраны из пластин 45 х 9 см:

• пластинчатый клепаный обруч диаметром 26 см наполняется пластинами встык друг к другу (работа выполняется вдвоем, напарник фиксирует набираемый сердечник, предотвращая распрямление пластин);
• при достижении внутреннего диаметра конструкции 12 см набор прекращается;
• из электрокартона вырезаются детали: полоса шириной 9 см, кольца с внутренним диаметром 11 см, внешним 27 см;
• кольца прикладываются к боковым сторонам конструкции, собранной на первом этапе, обматываются матерчатой изолентой;
• обмотка I укладывается на изоленту — 170 оборотов (для 220 В) провода диаметром 2 мм марки ПЭВ-2;
• обмотка II укладывается поверх нее — 30 витков проводом диаметром 15-20 мм марки ПЭВ-3;
• обмотка III — 30 оборотов проводом марки МГТФ 0,35;
• изоляция друг от друга тесьмой, ПО проверяется на ток ХХ: если он меньше 1-2 А, отматывается несколько витков, при величине тока ХХ больше 2 А добавляется два оборота.

Данный сварочный аппарат имеет оригинальную схему управления в виде фазового регулятора. Напряжение, снятое с обмотки III, выпрямляется диодным мостиком. Конденсатор заряжается через резисторы до 6 В, затем происходит пробой через динистор, собранный из тиристора, стабилитрона. Открывается диод с тиристором. Последний резистор в схеме ограничивает ток, при отрицательной волне переменного тока открываются ответные тиристор, диод. Сварочные аппараты такой конструкции отстраиваются резистором.

Для создания сварочного аппарата необходимы резисторы мощностью от 10 Вт.

В схеме использованы:

• диоды на ток 160-250 А, закрепленные на радиаторах с площадью от 100 см 2;
• конденсатор К50-6;
• резисторы мощностью от 10 Вт;
• тиристоры КУ202 либо КУ201.

Сварочный аппарат уверенно варит электродами диаметром 4 мм, режет металл. Держатель для него можно сделать самостоятельно из равнополочного уголка длиной 10 см (полки по 2 см). В 1 см от края уголка в самом углу сверлится отверстие диаметром 4,1 мм, через которое новым электродом можно выталкивать сгоревший электрод. Нижняя часть полок заужается по руке сварщика. Во внутренний угол вваривается проволока, отогнутая от него вертикально вверх. Снизу на конструкцию надевается кусок резинового шланга. При работе электрод вставляется между краями уголка, прижимается к ним куском приваренной проволоки.

На постоянном токе

Самодельные аппараты постоянного тока широко используются для дома, но при сборке требуют навыков, времени и большего количества мелких деталей. Среди преимуществ оборудования:

• устойчивая дуга позволяет варить сложные и тонкостенные конструкции;
• отсутствие неприхваченных участков;
• нет брызг металла, срезка заусенцев и зачистка швов не требуется.

Укомплектованный сварочный аппарат постоянного тока своими руками рекомендуется несколько раз проверить на перегрев трансформатора, конденсатора и диодного моста в тестовом режиме перед основной эксплуатацией.

В конструкцию самодельных аппаратов для сварки можно вносить изменения и постоянно их дорабатывать. Можно сделать агрегат, который бы работал на постоянном токе, минимальную конструкцию, работающую на переменном сигнале при минимальной силе до 40А, или массивный стационарный агрегат для установки в мастерской.

Упрощённая схема расчётов сварочника

На практике расчёты ведут, основываясь на типе и диаметре используемых электродов. Да, существуют более сложные и точные расчётные формулы, но любителями они применяются редко. Для получения устойчивой и производительной дуги необходимо получить ток со следующими показателями:

• Для электродов диаметром 2 мм достаточно 30 – 80 А.
• При увеличении диаметра до 3 мм сила тока должна возрасти до 70 – 130 А.
• Для электродов 4 мм устанавливают показатель 110 – 170 А.
• 5-мм электродами варят при силе тока 150 – 200 А.

Разница значений силы тока обусловлена работой с металлами различной толщины, физическими свойствами.

При самостоятельном изготовлении сварочного аппарата чаще всего приходится довольствоваться магнитопроводом от других устройств, который имеется в наличии. Поэтому простейший расчёт и будет выполняться исходя из этих двух известных характеристик — сечение магнитопровода и требуемая сила тока на вторичной обмотке.

Обратите внимание — для сборки трансформатора предпочтительно применять сердечники стержневого типа. По сравнению с броневыми они обеспечивают большую плотность тока в обмотках, обладают повышенным КПД.

Кроме того, имеет значение и расположение обмоток на плечах сердечника. Если разнести первичную и вторичные обмотки по разным стержням, это приведёт к увеличению магнитного рассеивания из-за возросшего воздушного зазора. Поэтому предпочтительной считается схема размещения части обеих обмоток и на одном, и на другом стержне.

В этом случае для определения необходимого количества витков первичной обмотки применяют следующую формулу:

N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2)

N1 — расчётное количество витков;

U1 — напряжение сети (200-240В);

Sиз — сечение имеющегося магнитопровода;

I2 — необходимый сварочный ток.

Обратите внимание, что для устройств с разнесёнными обмотками применяют другую формулу:

N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2)

Если предстоит выполнять работы в условиях нестабильного напряжения в сети, есть смысл рассчитать количество витков для основных значений — 180, 190, 200, 220 и 240 В. При намотке провода просто делают отводы на этих значениях, что позволит подобрать стабильный режим работы трансформатора в любых условиях.

Необходимое количество витков вторичной обмотки рассчитывают по следующей упрощённой формуле:

N2 = 0,95 × N1 × U2/U1

N1 — расчётное количество витков;

U1 — напряжение сети (200-240В);

U2 — требуемое напряжение холостого хода на вторичной обмотке (50 – 70 В).

Для первичной обмотки выбирают медный изолированный провод сечением в пределах 5 – 7 кв. мм, его хватит для работы с бытовой однофазной электросетью. При выборе обращают внимание на жаропрочные показатели изоляции, она должна выдерживать значительный нагрев, которого избежать не выйдет.

Вторичную обмотку мотают более толстым проводом, что связано со значительной силой тока, который будет протекать по ней. Оптимальным вариантом станет медная шина сечением не менее 30 кв. мм.

Вместо заключения

Вот и все, что вам нужно знать о сборке инвертора своими силами. В видеоролике показан довольно простой аппарат, который, тем не менее, способен годами работать, не доставляя никаких проблем с его эксплуатацией и обслуживанием. В интернете есть различные схемы сварочных инверторов, так что вы можете выбрать наиболее понятную и простую для себя. Некоторые умельцы собирают инверторы, которые сложно применить в быту, но их сборка может принести массу положительных эмоций. Посмотрите на этот миниатюрный простой сварочный инвертор на одном транзисторе в ролике ниже. Вы можете собрать такой же 🙂